Tại CERN, phòng thí nghiệm vật lý hạt lớn nhất thế giới, một khám phá hấp dẫn đang diễn ra. Các nhà nghiên cứu tại thí nghiệm CMS đã quan sát thấy sự dư thừa các sự kiện bất ngờ gần ngưỡng quark-antiquark đỉnh. Đây có thể là dấu hiệu của một trạng thái tổng hợp mới gọi là toponium, một hạt được tạo thành từ một quark đỉnh và đối tác phản vật chất của nó.
Quark đỉnh, hạt cơ bản nặng nhất đã biết, chỉ tồn tại trong một khoảnh khắc ngắn ngủi. Nó phân rã trước khi sự hủy diệt vật chất và phản vật chất có thể xảy ra. Dữ liệu gần đây cho thấy rằng các hạt nặng này xuất hiện thường xuyên hơn dự kiến ở mức năng lượng thấp nhất cần thiết để tạo ra một cặp quark-antiquark đỉnh.
Sự dư thừa các sự kiện này ở ngưỡng sản xuất top-antitop là rất quan trọng. Đó là nơi các tương tác tinh tế trở nên đáng chú ý, có khả năng tiết lộ các lực mới hoặc các trạng thái tạm thời như toponium. Nếu được xác nhận, khám phá này có thể cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về các lực cơ bản và hành vi của vật chất ở quy mô nhỏ nhất.
Khám phá tiềm năng về toponium có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách lực mạnh hoạt động ở khoảng cách cực ngắn. Việc nghiên cứu một cấu trúc nhỏ gọn như vậy có thể cung cấp cho các nhà vật lý một lăng kính chặt chẽ hơn để nghiên cứu các tương tác giữa các quark nặng, nơi các hiệu ứng lượng tử chiếm ưu thế. Nó cũng có thể giúp hoàn thành câu chuyện về cách vật chất tự tổ chức ở quy mô nhỏ nhất.
Các nhà khoa học cũng cởi mở với ý tưởng rằng một hạt chưa biết khác, chẳng hạn như một boson giống Higgs bổ sung, có thể giải thích các sự kiện bổ sung. Sự phối hợp của các thí nghiệm CMS và ATLAS dự kiến sẽ làm sắc nét kết quả bằng cách kết hợp các phương pháp phân tích khác nhau. Cả hai thí nghiệm đều cần thiết để xác nhận liệu các tín hiệu quan sát được có liên quan đến toponium hay phù hợp với một kịch bản thay thế đòi hỏi những thay đổi đối với Mô hình Chuẩn.
Khám phá này không chỉ lấp đầy một vị trí còn thiếu trong danh sách các trạng thái quark-antiquark đã biết. Nó cũng sẽ làm sắc nét các công cụ để kiểm tra các lý thuyết vật lý mới vượt xa Mô hình Chuẩn, vốn vẫn còn nhiều câu hỏi lớn chưa được trả lời. Các nhà vật lý dự định tinh chỉnh các phép đo về trạng thái hạt nặng khi LHC tăng tốc cho các lần chạy trong tương lai, vẫn quyết tâm xem toponium có thực sự tồn tại hay không, hoặc liệu một lời giải thích khác ẩn sau sự sản xuất quark-antiquark đỉnh bổ sung.