فیزیکدانان ذرات اولین نگاهی به "Zeptoverse" دارند

در حالی که پروتون‌ها با سرعتی تقریبا به سرعت نور به یکدیگر برخورد می‌کنند، دانشمندان در سرن شواهدی از یکی از غیر محتمل‌ترین فروپاشی‌های ماده پیدا کردند – به قدری بعید است که پدیده‌ای است که فیزیکدانان بیش از چهار دهه امیدوار به مشاهده آن بودند. این برخورد ذرات متعددی را تولید کرد، از جمله برخی از آنها به نام مزون B خنثی شناخته می‌شوند و دانشمندان سیگنال‌هایی پیدا کردند که نشان می‌دهد یکی از این ذرات به یک میون و یک آنتی‌میون تجزیه شده است. مزون ها همیشه پوسیده می شوند.

این ذرات ریز، کوچکتر از اتم ها، از برخورد بین ذرات دیگر بوجود می آیند و قبل از تبدیل شدن به ذرات دیگر، فقط برای مدت کوتاهی وجود دارند. از سوی دیگر، میون‌ها شبیه الکترون‌های موجود در اتم‌ها هستند، اما حدود 200 برابر سنگین‌تر هستند. دانشمندان این ذرات و فروپاشی آنها را برای آزمایش پیش‌بینی‌های فیزیک فعلی و جستجوی سرنخ‌هایی برای ذرات ناشناخته مطالعه می‌کنند. مدل استاندارد - نوعی کتاب مقدس فیزیک ذرات - پیش بینی می کند که به ازای هر 10 میلیارد فروپاشی مزون B خنثی، این تبدیل یک بار رخ خواهد داد.

به عبارت دیگر، حتی اگر دانشمندان 10 میلیارد از این ذرات را در حال فروپاشی مشاهده کنند، انتظار خواهند داشت که به طور متوسط ​​فقط یک میون و آنتی‌میون پیدا کنند. این کشف اولین بار است که یک آزمایش شواهدی از این پدیده به دست می‌آورد که جزئیات آن را محققان در یک پیش‌چاپ در arXiv در دسترس قرار داده‌اند. مارکو سانتیماریا، که سرپرست تیم تجزیه و تحلیل بین‌المللی بود، در بیانیه‌ای مطبوعاتی از سرن گفت: فیزیکدانان بیش از 40 سال است که این فروپاشی را تعقیب کرده‌اند.

برای جدا کردن میون‌ها از پس‌زمینه عظیم، دقت بسیار بالایی لازم است.» نادر بودن فوق‌العاده این فرآیند توضیح می‌دهد که چرا دهه‌ها تحقیق برای رسیدن به این کشف طول کشیده است. اما ارتقاء به برخورد دهنده بزرگ هادرون در سال 2024 نیز مشاهده این پدیده را ممکن کرد. همانطور که CERN در بیانیه خود توضیح داد، این اصلاح، جمع آوری سریعتر داده ها را امکان پذیر کرد و تکنیک های جدید یادگیری ماشینی به محققان این امکان را داد که «پس زمینه وسیع فرآیندهایی را که در غیر این صورت سیگنال های این فروپاشی ذرات زیبایی نادر را از بین می بردند، سرکوب کنند. این فروپاشی راه جدیدی را به روی شما باز می کند

بررسی محدودیت های آنچه دانشمندان توانسته اند مشاهده کنند. در حال حاضر، نتایج با پیش‌بینی‌های فعلی فیزیک مطابقت دارد، اما اندازه‌گیری‌های آینده می‌تواند پدیده‌های منحصر به فرد زپتوورس را نشان دهد، که مقیاسی را توصیف می‌کند که در آن فاصله‌ها بر حسب زپتومتر (معادل یک چهار میلیاردم متر) اندازه‌گیری می‌شود. برای در نظر گرفتن این واحد، یک اتم معمولی حدود 100000 میلیون زپتومتر قطر دارد.

این نیز در مورد تفاوت اندازه بین شما و یکی از سلول های پوست شما است. فراتر از زپتوورسر مقیاس‌های کوچک‌تری مانند طول پلانک وجود دارد که حدود 60 تریلیون بار کوچک‌تر از زپتومتر و کوچک‌ترین واحد ممکن در فیزیک است. دانشمندان هنوز نمی دانند که آیا واقعا چیزی در آن سطح وجود دارد یا خیر، اما عموما اعتقاد بر این است که فیزیک همانطور که می شناسیم کاملا در آن مقیاس تجزیه می شود.

با این حال، اگر دانشمندان بتوانند به این جهان خرد دسترسی پیدا کنند، می‌تواند به ما کمک کند اولین کسری از ثانیه بعد از انفجار بزرگ را درک کنیم، زمانی که کل جهان به این اندازه بود. اما، در حال حاضر، بسیاری از آنچه ممکن است در آنجا اتفاق بیفتد در حوزه گمانه زنی باقی مانده است. این داستان در اصل در WIRED en Español ظاهر شد و از اسپانیایی ترجمه شده است.