Kvarkromance

Det, vi troede, vi vidste

I næsten 30 år har fysikere troet, at topkvarken – den tungeste af naturens grundlæggende byggesten – var for speciel til at indgå i et forhold. I modsætning til andre kvarker, som kan danne tætte par med deres antipartikler (såkaldte quarkonium-tilstande), mente de, at topkvarken var en enspænder, der var for tung og for kortlivet til at binde sig til sin modpart, antitopkvarken.

Det, vi ved nu

Ny forskning fra CERNs partikelaccelerator Large Hadron Collider i Schweiz har ændret det billede. I eksperimenter, hvor protoner kolliderer med hinanden med høje energier, har forskere observeret flere tilfælde, hvor top- og antitopkvarker opfører sig, som om de danner en midlertidig binding – en slags kvarkromance, der ikke burde være mulig. De holder sammen ved at sende små kraftpartikler, gluoner, frem og tilbage, der virker som usynlige bånd mellem kvarkerne.

Selvom bindingen kun varer en brøkdel af et sekund, er der tydelige tegn på, at kvarkerne når at påvirke hinanden i det øjeblik, de bliver dannet. Forskerne har både observeret, hvor ofte det sker, og ved hvilken energi det sker, og de fandt præcis det, som teorien forudsiger, hvis en sådan ultrakortvarig forbindelse kunne opstå.

Men ...

Det er dog muligt, at observationerne ikke skyldes en top- og antitopbinding, men i stedet et tegn på en ny og ukendt partikel, som skaber lignende effekter. Så selvom dataene passer godt med teorien om en »toponium«-tilstand, kan der også gemme sig helt ny fysik bag fænomenet.

Derfor er fysikerne nu i gang med at udføre flere målinger for at afgøre, om det virkelig er standardmodellens love, der viser sig fra en ny side, eller om naturen skjuler noget endnu mere overraskende.

I så fald kan den flygtige flirt være begyndelsen på en dybere forståelse af de kræfter, der holder alting sammen. Jens Olaf Pepke Pedersen

CERN, 8. juli