Фізики з Європейської організації ядерних досліджень (ЦЕРН) досягли важливого прориву, вперше спостерігши утворення t-кварка, найважчої з відомих фундаментальних частинок у Всесвіті. Цей значущий експеримент був проведений на Великому адронному колайдері під час зіткнення іонів свинцю.
Кварки є ключовими елементами матерії, з яких складаються протони та нейтрони. Існує шість різновидів кварків, серед яких t-кварк вважається найважчим і найбільш нестабільним. Його розпад відбувається за надзвичайно короткий проміжок часу — всього 5×10^-25 секунд. Зазвичай t-кварки вивчаються під час взаємодії протонів, проте цього разу фізики змогли спостерігати їх утворення в наслідок зіткнення іонів свинцю.
У ході експерименту, вчені змогли створити умови, що існували через частки секунди після Великого вибуху. Тоді вся матерія була в формі кварк-глюонної плазми — субстанції, що складається з кварків і глюонів. Глюони, як переносники сильної взаємодії, сприяють зв’язуванню кварків, завдяки чому кварк-глюонна плазма забезпечила умови для утворення протонів, нейтронів та інших елементарних часток.
Цей стан матерії існував дуже короткий час — приблизно 10^-23 секунди, що на десять порядків більш довго ніж тривалість життя t-кварка. Дослідники, вивчаючи частинки, що виникають на різних стадіях існування цієї плазми, можуть вивчати еволюцію кварк-глюонної плазми.
Майбутні плани фізиків включають використання t-кварків для вивчення розподілу моменту імпульсу всередині рухомих протонів і нейтронів. Дослідники прагнуть зрозуміти, чи рівномірно розподілений момент імпульсу між кварками і глюонами, які формують ядро атома. Під час утворення t-кварків було виявлено, що вони швидко розпадаються на W-бозон і кварк. W-бозон, як переносник слабкої взаємодії, може розпадатись на електрон або мюон разом із відповідним нейтрино.
Очікується, що в подальших дослідженнях можливість розпаду W-бозона на кварки буде вивчена, що допоможе поглибити розуміння еволюції кварк-глюонної плазми та її властивостей.
