Dankzij ijverig werk hebben wetenschappers bewijs gevonden voor het bestaan van een quasi-deeltje, dat bijna 50 jaar geleden voor het eerst als hypothese werd voorgesteld: slijtage.
Een oderon is een combinatie van subatomaire deeltjes, geen nieuw fundamenteel deeltje, maar in sommige interacties werkt het als zodanig, en de manier waarop het in de fundamentele bouwstenen van materie past, maakt de ontdekking tot een enorme doorbraak voor natuurkundigen.
Uiteindelijk werd de oderon ontdekt door gedetailleerde analyse van twee sets gegevens, waarbij een waarschijnlijkheid van 5 sigma werd bereikt, die de onderzoekers als drempel gebruiken. Dit betekent dat als de oderon niet zou bestaan, de kans dat we een dergelijk effect bij toeval in de gegevens zouden zien, 1 op 3,5 miljoen zou zijn.
Deeltjes zoals protonen en neutronen zijn opgebouwd uit kleinere subatomaire deeltjes: simpel gezegd, quarks worden "aan elkaar gelijmd" met gluonen, die de kracht dragen. De koppeling van protonen in een deeltjesversneller geeft ons de mogelijkheid om in hun interne structuur te kijken, verzadigd met gluonen.
Wanneer twee protonen tegen elkaar botsen maar op de een of andere manier de botsing overleven, kan deze interactie - een soort elastische verstrooiing - worden verklaard doordat de protonen een even of oneven aantal gluonen uitwisselen.
Als dit aantal even is, is het het werk van een quasideeltje pomeriaan. Een andere optie – die veel minder vaak lijkt voor te komen – is het oderon quasideeltje, een verbinding met een oneven aantal gluonen. Tot nu toe konden wetenschappers geen oderons detecteren in experimenten, hoewel theoretische kwantumfysica voorspelde dat ze zouden moeten bestaan.
Onderzoek
De onderzoekers analyseerden een grote reeks gegevens die waren verkregen van de deeltjesversneller Large Hadron Collider (LHC) in Zwitserland en de deeltjesversneller Tevatron in de Verenigde Staten.
Miljoenen gegevenspunten werden bestudeerd om proton-proton- of proton-antiproton-botsingen te vergelijken totdat de wetenschappers ervan overtuigd waren dat ze resultaten zagen - oneven genummerde gluonkoppelingen - die alleen mogelijk zouden zijn als het oderon bestond.
Een vergelijking van de twee soorten botsingen bracht een duidelijk verschil in de energie-uitwisseling aan het licht - dit verschil duidt op een oderon. Het team combineerde de nauwkeurigere metingen vervolgens met een eerder experiment in 2018 dat enkele van de onzekerheden wegnam, waardoor ze voor het eerst zo'n hoog betrouwbaarheidsniveau van detectie konden bereiken.
De ontdekking helpt ook om enkele hiaten op te vullen in het huidige idee van kwantumchromodynamica, of QCD, een hypothese over hoe quarks en gluonen op het minimumniveau op elkaar inwerken. We hebben het over de toestand van materie op de kleinste schalen en hoe alles in het universum samenkomt.
Bovendien, volgens de onderzoekers, kan de gespecialiseerde technologie die is ontwikkeld om oderon op te sporen in de toekomst veel andere toepassingen vinden: bijvoorbeeld in medische instrumenten. En hoewel dit onderzoek niet alle vragen over oderons en hoe ze werken beantwoordt, is het het beste bewijs dat ze bestaan. Toekomstige experimenten met deeltjesversnellers zullen extra bevestiging geven en ongetwijfeld meer vragen oproepen.
Lees ook: