برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) در مرکز سرن از زمان اغاز فعالیت خود در سال ۲۰۰۸، کشف‌های بزرگی در فیزیک ذرات را رقم زده است. اکنون محققان با منفعت گیری از LHC گمان خواهند داد کوچک‌ترین ذره ترکیبی (هادرون) را که تا بحال دیده شده، کشف کرده باشند.

بر پایه گزارش Interesting Engineering، محققان سرن از گمان کشف کوچک‌ترین هادرونی که تا بحال دیده شده، خبر داده‌اند. این ذره که «توپونیوم» (Toponium) نام دارد، ذره‌ای ترکیبی است که از جفت کوارک–پادکوارک راه اندازی شده است. درکل، کوارک‌ها ذراتی بنیادی‌اند که با هم ترکیب خواهد شد تا ذرات مرکبی به نام هادرون تشکیل کنند که پایدارترین آنها پروتون و نوترون (اجزای راه اندازی‌دهنده هسته اتم) می باشند. به هادرون‌هایی که از کوارک و پادکوارک راه اندازی شده‌اند، کوارکونیوم می‌گویند؛ توپونیوم نیز کوارکونیوم است.

احتمالا کوچک‌ترین ذره ترکیبی جهان کشف شده باشد

توپونیوم آخرین کوارکونیوم کشف‌شده در رده کوارک‌های سنگین بوده است اما دانشمندان تا بحال نتوانسته بودند آن را مشاهده کنند؛ چون در LHC به‌شدت ناپدید می‌شود اما یافته‌های محققان در پژوهش تازه مشخص می کند به گمان زیاد ذره‌ای که کشف شده، توپونیوم است.

همه این تحقیقات از جستجو برای یافتن انواع جدیدی از ذره بوزون هیگز اغاز شد که اولین‌ بار سال ۲۰۱۲ در LHC شناسایی شد. بوزون هیگز برای فهمیدن ذرات بنیادی که جهان ما را ساخته‌اند، زیاد کلیدی است.

مدل استاندارد فیزیک ذرات بنیادی بهترین فهمیدن ما از ذرات و نیروهای اساسی در جهان است اما این نظریه کامل نیست؛ چون چندین اتفاق ازجمله ماده تاریک، انرژی تاریک و نبوده است گرانش را در نظر نمی‌گیرد. محققان با کشف انواع تازه ذرات بوزون هیگز جستوجو نظریه‌های فرد دیگر می باشند تا شکاف‌های نظریه مدل استاندارد را پر کنند. تعدادی از این نظریات وجود انواع جدیدی از ذرات بوزون هیگز را نشان داده‌ که محققان در پژوهش تازه در LHC جستوجو آن بوده‌اند.

مطابق پیش‌نویس مقاله محققان، آنها میانه جستجو برای یافتن ذرات هیگز، تعدادی جفت‌ کوارک-‌پادکوارک سر را درحالی اشکار کردند که در حالت حداقل انرژی برای تشکیل این چنین ذراتی قرار داشتند. این کار علتشد محققان این گمان را در نظر بگیرند که مشاهدات آنها می‌تواند نشانه‌ای از توپونیوم باشد.

محققان برای اثبات مشاهدات خود، گمان تشکیل توپونیوم در برخوردهای پرانرژی را (همانند آنچه در CERN انجام می‌شود) تخمین زده‌اند. آنها دریافتند این برخوردها ۸.۸ بار به‌ازای هر تریلیون برخورد رخ می‌دهد که به ۸.۸ پیکوبارن (Picobarn) نیز معروف است. این رقم به قدر کافی زیاد است تا اغاز ۵ سیگما در فیزیک ذرات را برآورده کند: استاندارد طلایی برای آنکه بگوییم مشاهده واقعی بوده است اما تا این مدت محققان درمورد ادعاهای خود محتاط‌اند؛ چون می‌تواند ذره هیگز فرد دیگر نیز باشد.