Toppkvarken är en unik liten sak.

Det är den tyngsta kända fundamentala partikeln, till att börja. Även om 100 miljoner gånger mindre än en atom av guld, den har ungefär samma massa. Den har också en utomordentligt kort livslängd. Faktiskt, livet för en toppkvark är så flyktigt, forskare kan bara upptäcka dess närvaro genom att dokumentera ett signaturspår av partiklar som lämnas kvar när det förfaller.

Men mer än dess egendomar, toppkvarken kan innehålla nyckeln till en djupare förståelse av vårt universums öde.

Om forskare vid Florida Institute of Technology, använda nya banbrytande metoder, kan bestämma toppkvarkens massa med en precision som ännu inte uppnåtts, de kommer att flytta vetenskapen närmare att förstå om universum är stabilt, som vi länge har trott vara fallet, eller instabil.

De granskar massan av toppkvarken med hjälp av data som samlats in av Compact Muon Solenoid (CMS) -detektorn vid Large Hadron Collider (LHC), världens största och mest kraftfulla partikelaccelerator baserad nära Genève, Schweiz.

Toppkvarken får inte lika mycket kärlek som en annan partikel, Higgs boson, som med sitt berömda kvantfält är ansvarig för att ge alla andra partiklar sin massa. Men toppkvarken spelar en viktig roll för att bekräfta giltigheten av de underliggande teorierna om partikelfysik och tillståndet i vårt universum.

"Det är inte många som pratar om universum som ett kvantmekaniskt system och partikelmassor men det visar sig att vårt universums stabilitet som ett kvantsystem beror på massorna i toppkvarken och Higgsboson, sa Marc Baarmand, professor i fysik och rymdvetenskap vid Florida Tech som studerar toppkvarken och tog LHC-forskningen till Florida Tech år 2000. "Eftersom mätningarna fortfarande inte är särskilt exakta, vi är osäkra på om vi lever i ett stabilt eller metastabilt universum.

"De nuvarande toppkvarkmassemätningarna begränsas av de systematiska osäkerheter som kommer från både data och teori, "Baarmand fortsatte." Den nya metoden syftar till en alternativ mätning med minskade systematiska osäkerheter. "

En mer exakt mätning av den övre kvarkmassan, Baarmand la till, "kan också hjälpa till att öppna dörrar till ny fysik, och kanske kan det hjälpa oss att peka på andra nya partiklar i framtiden. "

Förutom sina studier av den översta kvarkmassan, Florida Tech -forskare under ledning av Francisco Yumiceva, docent i fysik och rymdvetenskap, byggd, kalibrerade och driver hadron-kalorimeterdetektorn, som mäter partiklarnas energi. Ett annat lag, ledd av Florida Techs Marcus Hohlmann, professor i fysik och rymdvetenskap, utvecklar gaselektronmultiplikatorkamrar, som exakt mäter banorna för muoner. Dessa forskare och deras studenter studerar dotterpartiklarna som produceras av toppkvarkar och Higgs-bosoner när de sönderfaller för att bättre förstå hur dessa viktiga partiklar passar in i det stora fysiska ramverket av det subatomära universum.