De top-quark is een uniek klein ding.

Het is het zwaarste bekende fundamentele deeltje, voor starters. Hoewel 100 miljoen keer kleiner dan een atoom goud, het heeft ongeveer dezelfde massa. Het heeft ook een buitengewoon korte levensduur. In feite, het leven van een top-quark is zo vluchtig, wetenschappers kunnen zijn aanwezigheid alleen detecteren door een kenmerkend spoor van deeltjes te documenteren die achterblijven terwijl het vervalt.

Maar meer dan zijn eigenaardigheden, de top-quark kan de sleutel zijn tot een dieper begrip van het lot van ons universum.

Als onderzoekers van het Florida Institute of Technology, baanbrekende nieuwe methoden toepassen, in staat zijn om de massa van de top-quark te bepalen met een nog niet bereikt precisieniveau, ze zullen de wetenschap dichter bij het begrip brengen of het universum stabiel is, zoals we lang hebben gedacht dat het het geval was, of instabiel.

Ze onderzoeken de massa van de top-quark opnieuw met behulp van gegevens die zijn verzameld door de Compact Muon Solenoid (CMS) -detector bij de Large Hadron Collider (LHC), 's werelds grootste en krachtigste deeltjesversneller in de buurt van Genève, Zwitserland.

De top-quark krijgt niet zoveel liefde als een ander deeltje, het Higgs-deeltje, die met zijn beroemde kwantumveld verantwoordelijk is voor het geven van hun massa aan alle andere deeltjes. Maar de top-quark speelt een belangrijke rol bij het bevestigen van de geldigheid van de onderliggende theorieën van de deeltjesfysica en de toestand van ons universum.

"Niet veel mensen praten over het universum als een kwantummechanisch systeem en deeltjesmassa's, maar het blijkt dat de stabiliteit van ons universum als een kwantumsysteem afhangt van de massa's van de top-quark en het Higgs-deeltje, zei Marc Baarmand, hoogleraar natuurkunde en ruimtewetenschappen aan Florida Tech die de top-quark bestudeert en het LHC-onderzoek in 2000 naar Florida Tech bracht. "Omdat de metingen nog steeds niet erg nauwkeurig zijn, we weten niet zeker of we in een stabiel of metastabiel universum leven.

"De huidige metingen van de massa van top-quarks worden beperkt door de systematische onzekerheden die voortkomen uit zowel gegevens als theorie, "Vervolgt Baarmand. "De nieuwe methode is gericht op een alternatieve meting met minder systematische onzekerheden."

Een meer nauwkeurige meting van de top-quarkmassa, Baarmand heeft toegevoegd, "zou ook kunnen helpen deuren te openen naar nieuwe fysica, en misschien kan het ons in de toekomst op andere nieuwe deeltjes wijzen."

Naast hun studies van de top-quarkmassa, Florida Tech-onderzoekers onder leiding van Francisco Yumiceva, universitair hoofddocent natuurkunde en ruimtewetenschappen, gebouwd, gekalibreerd en werken met de hadron-calorimeterdetector, die de energie van deeltjes meet. Een andere ploeg, geleid door Marcus Hohlmann van Florida Tech, hoogleraar natuurkunde en ruimtewetenschappen, ontwikkelt Gas Electron Multiplier kamers, die nauwkeurig de banen van muonen meten. Deze onderzoekers en hun studenten bestuderen de dochterdeeltjes die worden geproduceerd door top-quarks en Higgs-bosonen terwijl ze vervallen om beter te begrijpen hoe deze belangrijke deeltjes passen in het grote fysieke raamwerk van het subatomaire universum.