ذره زیراتمی جدیدی توسط محققان ژاپنی و با ادامه دادن یک تحقیق مربوط به سال ۲۰۱۱ و نیز با استفاد از یک ابرکامپوتر مورد اکتشاف قرار گرفته است. یافتن این ذره حدودا سه سال زمان برده است.
با استفاده از یکی از قدرتمندترین کامپیوترها در جهان و طراحی یک شبیه‌سازی پیچیده، دانشمندان وجود نوعی جدید از ذره زیراتمی را که به جای حالت معمول یک باریونی، دارای دو باریون یا اصطلاحا دی‌باریون هستند را پیش‌بینی کردند. محققان ژاپنی با بهره گیری از متد HAL QCD، این ذره جدید را کشف و آن را دی‌امگا نام نهاده‌اند.
باریون‌ها ذراتی هستند که سه کوارک (Quark) دارند. (کوارک‌ها ذرات زیراتمی و از اجزاء اصلی تشکیل‌دهنده مواد هستند.) باریون‌ها بسیاری از مواد معمول در جهان را شکل می‌دهند. پروتون‌ها و نوترون‌ها که هسته اتمی را شکل می‌دهند از جمله باریون‌ها هستند.
بار الکتریکی باریون‌ها به رنگ، نوع و کوارک‌های درون آنها بستگی دارد. کوارک ها 6 عدد هستند : کوارک بالا، کوارک پایین، کوارک سر، کوارک ته، کوارک شگفت و کوارک افسون.
در طبیعت تنها یک ذره زیراتمی شناسایی شده که از دو باریون تشکیل شده باشد، این ذره دی‌باریونی که هگزاکوارک است، دئوترون نام دارد. یک پروتون و یک نوترون به یکدیگر متصل شده و هسته دئوترون یا هیدروژن سنگین را می‌سازند. با اینکه دانشمندان تاکنون بر این باور بوده‌اند که ذرات دی‌باریون دیگری نیز وجود دارد، اما به طور مشخص موفق به کشف آن نشده بودند.
با طراحی شبیه‌سازی‌هایی بر مبنای کرومودینامیک کوانتومی (QCD)، متد HAL-QCD شکل گرفت تا بوسیله آن دانشمندان قادر باشند دی‌باریون‌های پایدار و بالقوه را مدل‌سازی کنند. اما این هرگز کار ساده‌ای نیست، هرچه تعداد کوارک‌ها در مخلوط بیشتر می‌شود، برهم‌کنش‌های میان آنها پیچیده‌تر می‌شود. به این معنا که قوه کامپیوتری بیشتری برای تحلیل آنها نیاز است.
به دلیل همین پیچیدگی‌ها محققان به سراغ مرکز پیشرفته علوم محاسباتی ریکن (RIKEN) رفتند تا از یک ابرکامپیوتر به نام K Computer کمک بگیرند. (جزئیات بیشتر در خصوص این ابرکامپیوتر را در اینجا مطالعه کنید.) توان محاسباتی این ابرکامپیوتر ۱۰ پتافلاپ است، (پتافلاب یک واحد محاسبه سرعت کامپیوتر است.) به این معنا که در هر ثانیه ۱۰ کوادرلیون (هزار میلیون) عملیات را به انجام می‌رساند.
با وجود بکارگیری چنین قدرتی از محاسبه‌گری حدودا سه سال زمان برد تا محاسبات مربوط به این ذره زیراتمی به انجام برسد. در نهایت مشخص شد که ذره دی‌امگا از دو امگا باریون تشکیل شده است. هر امگا باریون خود مشتمل بر سه “کوارک شگفت” است. این ساختار به گفته محققان عجیب‌ترین دی‌باریون بالقوه است.
این تحقیق، که نتایج آن در مجله Physical Review Letters به چاپ رسیده بود، خود در ادامه یک تحقیق دیگر بوده است. به طوری که در سال ۲۰۱۱ محققان اعلام کردند که یک دی‌باریون با دو کوارک بالا، دو کوارک پایین و دو کوارک شگفت، البته به صورت تئوری، کشف کرده‌اند. اما از آن تاریخ به بعد، آنها متدهای خود را اصلاح کردند و چارچوب تئوری جدید برای مطالعات خود تعریف کردند. طراحی یک الگوریتم جدید به آنها اجازه می‌داد محاسبات موثر بیشتری انجام دهند.
و البته در دسترس قرار گرفن کی‌کامپیوتر از سال ۲۰۱۲ تفاوت عظیمی در کار این محققان ایجاد کرد. هرچه این پروژه بیشتر پیش می‌رفت، محققان به این باور می‌رسیدند که تحقیق آنها می‌تواند در محیطی تجربی و برای جستجوی شواهدی از این ذرات در دنیای واقعی، به کار گرفته شود. تتسو هاتسودا (Tetsuo Hatsuda)، فیزیکدان کوانتوم از موسسه ریکن، می‌گوید :
“ما باور داریم که این ذرات خاص را می توان با ترکیب یون‌های سنگین به صورت عملی تولید کرد. چنین کاری در اروپا و در ژاپن در حال اجراست. ما برای کار با همکاران در آنجا لحظه شماری می‌کنیم تا بتوانیم به طور تجربی نخستین سیستم دی‌باریون را در حارج از دئوترون کشف کنیم.”
بیشتر بخوانید :
- بهبود ۹۷ درصدی تومورهای سرطانی با یک واکسن ؛ آیا درمان سرطان نزدیک است؟
- ساخت ریزتراشه تشخیص سلول های سرطانی در دانشگاه میشیگان
- ماده تاریک چیست ؛ سر به مهر‌ترین راز دنیای اخترفیزیک
منبع : ScienceAlert
