Succes efter 14 års jagt: Enkelte topkvarker afsløret af partikelaccelerator i USA
Amerikanernes partikelaccelerator ved Fermilab har gjort en afgørende opdagelse, mens LHC ligger bomstille. De første topkvarker er blevet observeret enkeltvis, og nu håber forskerne, at de snart kan få vished om den såkaldte Higgs-partikel.
Dette såkaldte Feynman-diagram viser, hvordan en kvark og en antikvark kan skabe en W boson, som er knyttet til den svage kernekraft. W-bosonen henfalder efterfølgende til en topkvark og en anti-bund kvark. Topkvarken henfalder yderligere til andre partikler. Partiklerne, der flyver bort med enorme hastigheder, giver anledning til spor i partikeldetektorer. At finde sporene for præcis denne proces er dog vanskelig, da kun et ud af 20 milliarder sammenstød i acceleratoren giver anledning til denne proces. Kilde: Fermilab.
Fakta
Læs også
Læs mere om
Mens kæmpeacceleratoren ved Cern i Geneve, Large Hadron Collider, stadig ligger underdrejet efter sit uheld i september 2008 og først kommer i drift igen i september 2009, så fortsætter partikelfysikerne med at gøre nye opdagelser med Tevatron – acceleratoren ved Fermilab ved Chicago.
To store forskningsgrupper ved Tevatron har netop annonceret, at de med hver deres partikeldetektor har observeret de første observationer af top-kvarker enkeltvis. Når det er interessant, er det fordi, det er en ekstrem vanskelig måling. Og når det kan lykkedes, er der chance eller risiko - alt efter hvordan man ser på det – at Tevatron også kan observere de næsten sagnomspundne Higgs-partikler, før LHC kommer op i omdrejninger igen.
At finde spor efter en enkelt topkvark er nemlig et typisk nål-i-en-høstak-problem, hvor man skal finde meget svage signaler i et stærkt baggrundssignal.
Det lykkedes for Tevatron allerede i 1995 at finde spor efter topkvarker, som bliver dannet i sammenstød mellem protoner og antiprotoner. Men de blev fundet parvis og var dannet ved hjælp af vekselvirkning mellem partikler baseret på den stærke kernekraft – den kraft som er ansvarlig for at holde kernepartikler sammen.
I meget sjældne tilfælde kan topkvarken imidlertid også dannes ved hjælp af den svage kernekraft – den naturkraft, der bl.a. er ansvarlig for radioaktivt henfald af ustabile atomkerner. Når det sker, kommer topkvarker ud enkeltvis.
Måske ligger beviset på Higgs-partikel gemt i data
Lige siden topkvarken blev opdaget parvis for 14 år siden, har man ledt efter denne proces. Resultatet giver ikke i sig selv ny viden om topkvarken – det bekræfter snarere den gængse teori – men det er et tegn på, at det er muligt at observere meget sjældne hændelser med stor sikkerhed.
Nu venter forskerne kun på, hvornår der er sikre tegn på, at der er dannet Higgsbosoner ved partikelsammenstød i de store acceleratorer.
Måske ligger beviset allerede gemt i Tevatrons mange data og skal blot graves frem. Eller måske skal vi vente på LHC i Geneve, som kan lave endnu kraftigere sammenstød, end det er muligt med Tevatron.
