Model Standardowy, który przez dekady stanowił fundament współczesnej fizyki cząstek, wciąż ma swoje luki. Naukowcy poszukują dodatkowych, jeszcze nieznanych bozonów Higgsa, które mogłyby uzupełnić istniejącą teorię. Teoretycznie, takie cząstki powinny oddziaływać z fermionami w sposób proporcjonalny do ich masy. Współczesne teorie postulujące istnienie nowych bozonów Higgsa sugerują, że powinny one szczególnie oddziaływać z bardziej masywnymi kwarkami, stąd duża uwaga naukowców skierowana na kwark górny.

Jeśli te dodatkowe bozony Higgsa posiadałyby masę większą niż 345 GeV, wówczas w Wielkim Zderzaczu Hadronów mogłyby generować nadmiar sygnałów związanych z produkcją par kwark górny-antykwark. W eksperymencie CMS rzeczywiście zauważono taki nadmiar, co zaintrygowało badaczy, ponieważ pojawił się on na energiach będących dolną granicą poszukiwań.

Fizycy z zespołu CMS postawili hipotezę, że nadmiar mógł pochodzić od kwarków górnych i antykwarków górnych w stanie quasi-związanym, nazwanym toponium. „Początkowo nie braliśmy nawet pod uwagę możliwości zaobserwowania toponium” – przyznał Andreas Meyer, koordynator projektu z DESY. „To było dla nas zaskoczenie, gdy LHC zarejestrował taki sygnał”.

Mimo że nie można wykluczyć innych potencjalnych wyjaśnień obserwowanych zjawisk, analizy wskazują na toponium jako wystarczające wytłumaczenie. Uzyskany przez zespół przekrój czynny dla uproszczonej hipotezy wynosi 8,8 pb (+/- 15%), co wskazuje na wyraźne odstępstwo powyżej 5 sigma, co jest standardem ogłaszania odkryć w fizyce cząstek.

Jeśli potwierdzenie istnienia toponium się powiedzie, stanie się ono nowym członkiem rodziny kwarkonium, złożonej z kwarka i jego antykwarka. Dotychczas znamy czarmonium, utworzone z kwarka powabnego i jego antykwarka oraz bottomonium, złożonego z kwarka spodni. Czarmonium zostało odkryte w SLAC w 1974 roku, a bottomonium zidentyfikowano trzy lata później w Fermilabie.

To odkrycie otwiera nowe możliwości dla badań nad strukturą materii i fundamentalnymi siłami w naturze, a także może przyczynić się do lepszego zrozumienia, jak działa wszechświat na poziomie subatomowym. Czas pokaże, jakie konsekwencje będą miały te badania dla przyszłości fizyki cząstek!