เครื่องตรวจจับ CMS ที่ Large Hadron Collider ของ CERN ได้วิเคราะห์การชนกันของโปรตอน และไม่พบหลักฐานโครงสร้างภายในในควาร์ก การวิจัยใช้ข้อมูลจากการดำเนินงานระยะที่สองของ LHC และทดสอบสเกลได้สูงถึง 10⁻²⁰ เมตร ผลลัพธ์ที่ได้ตอกย้ำแบบจำลองฟิสิกส์ของอนุภาคในปัจจุบัน
ควาร์กก่อตัวเป็นโปรตอนและนิวตรอนซึ่งประกอบกันเป็นสสารธรรมดา ทฤษฎีอธิบายว่าพวกมันเป็นอนุภาคจุดโดยไม่มีส่วนเล็ก ๆ การทดลองก่อนหน้านี้ได้ยืนยันมุมมองนี้แล้ว แต่การค้นหาชั้นที่ลึกลงไปยังคงดำเนินต่อไป การศึกษาใหม่ได้ขยายขอบเขตการสังเกตออกไป
รัทเทอร์ฟอร์ดแนะนำวิธีการสอบสวนในปัจจุบัน
การทดลองนี้เป็นไปตามหลักการที่เออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ดใช้ในปี พ.ศ. 2454 เขาระดมยิงฟอยล์ทองคำด้วยอนุภาคอัลฟ่าและสังเกตมุมการกระเจิง ส่วนใหญ่ผ่านไปตรงๆ แต่บางส่วนก็แฉลบ สิ่งนี้เผยให้เห็นนิวเคลียสของอะตอมที่กระจุกตัวอยู่ที่ใจกลาง
ที่ LHC การชนของโปรตอนทำให้โปรตอนเหล่านี้แตกออกเป็นควาร์ก ควาร์กออกมาเป็นไอพ่นของอนุภาค CMS วัดการกระจายมุมระหว่างไอพ่นเหล่านี้ หากควาร์กมีโครงสร้างภายใน รูปร่างของไอพ่นก็จะเปลี่ยนไปตามพลังงานบางอย่าง ข้อมูลที่รวบรวมไม่ได้แสดงความเบี่ยงเบนที่มีนัยสำคัญนี้
ทีมงานตรวจสอบเหตุการณ์มากกว่าล้านเหตุการณ์ การแจกแจงมุมตรงกับการทำนายแบบจำลองมาตรฐานสำหรับอนุภาคจุด ความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ ปรากฏในช่วงมวลสูง แต่ตกอยู่ภายใต้ความไม่แน่นอนทางสถิติและเป็นระบบ
การวิเคราะห์ใช้ข้อมูล 138 fb⁻¹ ที่ 13 TeV
การศึกษานี้อิงจากการชนที่ 13 เทราอิเล็กตรอนโวลต์ ความสว่างในตัวสูงถึง 138 fb⁻¹ นักวิจัยได้แก้ไขผลกระทบของเครื่องตรวจจับและเปรียบเทียบกับการคำนวณ QCD ที่ก่อกวนตามลำดับ NNLO บวกกับการแก้ไข NLO แบบ electroweak
- การแจกแจงเชิงมุมที่ทำให้เป็นมาตรฐานในช่วงมวลไดเจ็ตต่างๆ
- การเปรียบเทียบโดยตรงกับสถานการณ์ควาร์กแบบผสม
- ข้อจำกัดในการโต้ตอบการสัมผัสระหว่างควาร์ก
- ข้อจำกัดในมิติพิเศษ หลุมดำควอนตัม และผู้ไกล่เกลี่ยสสารมืด
ขีดจำกัดที่เข้มงวดที่สุดจนถึงขณะนี้ไม่รวมควาร์กสารประกอบที่อยู่เหนือระดับพลังงานบางระดับ ในแบบจำลองอ้างอิงที่มีควาร์กคนถนัดซ้าย ขีดจำกัดจะสูงถึง 37 TeV สำหรับการรบกวนเชิงสร้างสรรค์
ควาร์กยังคงเป็นบล็อกพื้นฐาน
ฟิสิกส์ได้ผ่านการปฏิวัติหลายครั้งแล้ว อะตอมแบ่งแยกไม่ได้จนกระทั่งมีการค้นพบนิวเคลียส โปรตอนและนิวตรอนดูเหมือนจะเป็นระดับเบื้องต้นจนกระทั่งควาร์กได้รับการยืนยันในปี 1968 ที่ SLAC ตอนนี้ CMS ผลักดันการทดสอบให้มีระยะทางที่เล็กกว่าขนาดของโปรตอนเป็นพันเท่า
แม้ว่าจะไม่มีสัญญาณของโครงสร้างย่อย แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ไม่แยกแยะความเป็นไปได้ในระดับที่เล็กกว่า การทดลองปัจจุบันจำกัดโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่กว่า 10⁻²⁰ m ซึ่งเทียบเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งในพันของโปรตอน
ผลลัพธ์ยังจำกัดปรากฏการณ์อื่นๆ นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐานอีกด้วย การมีเพศสัมพันธ์ที่ผิดปกติของกลูออน อนุภาคคล้ายแอกเซียน และผู้ไกล่เกลี่ยสสารมืดจะได้รับขีดจำกัดที่เข้มงวดมากขึ้น การวิเคราะห์ครอบคลุมแบบจำลองทางทฤษฎีหลายแบบในสิ่งพิมพ์เดียว
อนาคตของ LHC จะนำมาซึ่งความแม่นยำมากขึ้น
การดำเนินการระยะที่สามของ LHC กำลังรวบรวมข้อมูลใหม่อยู่แล้ว การอัพเกรด HiLumi LHC ซึ่งมีกำหนดในปี 2030 จะเพิ่มอัตราการชนกันอย่างมาก ด้วยสถิติที่มากขึ้น นักวิจัยจะลดความไม่แน่นอนในการวัดมุมการกระเจิงได้
การวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นอาจเผยให้เห็นความเบี่ยงเบนเล็กน้อยหรือยืนยันพฤติกรรมที่คล้ายจุดของควาร์กได้อีก CMS วางแผนที่จะดำเนินการค้นหาสัญญาณของฟิสิกส์ใหม่ในการกระจายไอพ่นต่อไป
เรื่องธรรมดารอบตัวเราขึ้นอยู่กับอนุภาคเหล่านี้ การค้นพบใดๆ เกี่ยวกับองค์ประกอบของมันจะส่งผลต่อความเข้าใจในจักรวาล รวมถึงประเด็นต่างๆ เช่น สสารมืดและการรวมพลังเข้าด้วยกัน ในตอนนี้ ควาร์กยังคงรักษาตำแหน่งไว้เป็นอนุภาคมูลฐาน
นักวิทยาศาสตร์เน้นย้ำว่าการไม่มีหลักฐานไม่ได้พิสูจน์ว่าไม่มีหลักฐานแน่ชัด การทดลองในอนาคตด้วยพลังงานที่สูงขึ้นหรือเทคนิคที่แตกต่างกันสามารถสำรวจระยะทางที่สั้นลงได้ LHC ยังคงเป็นเครื่องมือหลักสำหรับขอบเขตนี้