الكاون جسيم طويل العمر بمقاييس العالم الصغير: يعيش لأجزاء من مليار من الثانية قبل أن يتفكك إلى جسيمات أخف. في تجربة KOTO في اليابان، يلتقط الباحثون أندر أشكال هذا الاضمحلال. أحدها عندما يتحول الكاون إلى بيونين متعادلين وجسيم X آخر، يضمحل فورًا إلى فوتونين (جسيمات الضوء).
النموذج القياسي — أفضل خريطة حتى اليوم لعالم الجسيمات الأولية — لا يتنبأ بجسيم X كهذا. لكن وجوده تسمح به نظريات تحاول تفسير سبب وجود الكثير من المادة في كوننا وغياب شبه كامل للمادة المضادة. قد يكون جسيم X شبيهًا بالأكسيون — خفيفًا، يكاد يكون منيعًا، مثل شبح يمر عبر جدران من المادة العادية.
حلل الفيزيائيون البيانات التي جُمعت في عام 2021. بحثوا عن آثار X في نطاق كتل من 160 إلى 220 ميجا إلكترون فولت (أي أثقل بحوالي 200–300 مرة من الإلكترون). في المنطقة التي يجب أن يظهر فيها الإشارة، وُجدت ثلاثة أحداث. اثنان منها وقعا متجاورين — وكأنهما يشيران إلى كتلة حوالي 177 ميجا إلكترون فولت. لكن ثلاثة أحداث قليلة جدًا للادعاء باكتشاف: مثل هذه الزيادة قد تكون تذبذبًا عشوائيًا، لعبة من ألعاب الإحصاء.
لذلك، صيغت النتيجة كحدود عليا: احتمال اضمحلال الكاون مع إنتاج X لا يتجاوز (1–20)×10⁻⁷ اعتمادًا على كتلة الجسيم. هذا يعني أنه من بين مليار كاون يضمحل، لا يحدث أكثر من مائة أو مائتي حدث من هذا القبيل. وفي الوقت نفسه، ولأول مرة، بحثوا عن اضمحلال الكاون إلى بيونين وفوتونين دون جسيم وسيط — ولم يجدوا أي حدث، واضعين حدًا أقصى قدره 1.69×10⁻⁶.
الخطوة التالية هي جمع المزيد من البيانات. إذا كان الجسيم الذي تبلغ كتلته حوالي 177 ميجا إلكترون فولت موجودًا فعلًا، فسيظهر في دفعات جديدة من الاضمحلالات. حتى الآن، هذا يشبه أثرًا على الرمال: ربما تركه حيوان لم يُرَ من قبل، وربما تركته الريح.
يمكن للكاون المتعادل أن يتحول إلى جسيمه المضاد ثم يعود — وهي ظاهرة تسمى التذبذب. وبفضلها، أثبت الفيزيائيون لأول مرة أن التناظر بين المادة والمادة المضادة ينكسر في اضمحلالات الكاون.
الأكسيونات وجسيمات مشابهة هي فكرة مفضلة في الخيال العلمي: في رواية غريغ إيغان «سلم شيلد»، تتيح الجسيمات الغريبة السفر بين العوالم.