Z pomocą Wielkiego Zderzacza Hadronów potwierdzono istnienie nowej cząstki elementarnej

Artykuł/Nauka 14.04.2014
Z pomocą Wielkiego Zderzacza Hadronów potwierdzono istnienie nowej cząstki elementarnej

Z pomocą Wielkiego Zderzacza Hadronów potwierdzono istnienie nowej cząstki elementarnej

Kwarki to cząstki elementarne, stanowiące budulec jąder atomowych. Trójkami tworzą cząstki zwane barionami. Najbardziej znanymi barionami są protony. Kwarkom zdarza się oddziaływać z ich odpowiednikami o odwrotnym ładunku elektrycznym – antykwarkami. Gdy to następuje, formuje się mezon.

Hadrony zaś, to silnie oddziałujące cząstki elementarne, złożone z kwarków. Znaliśmy je już wcześniej, jednak nowe odkrycie nie pasuje do dotychczasowego modelu hadronów.

Tego typu cząstki często nie są obserwowane w naturalnym stanie w otaczającym nas wszechświecie. Ich czas życia często jest za krótki. Wytwarzamy je sami – na potrzeby badań fizycznych. Jednym z najbardziej znanych laboratoriów zajmujących się wytwarzaniem i badaniem cząstek elementarnych jest Wielki Zderzacz Hadronów – Large Hadron Collider (LHC) znajdujący się w Szwajcarii.

Wielki Zderzacz jest naprawdę wielki
Wielki Zderzacz jest naprawdę wielki

Jak mówi prowadzący badania na Uniwersytecie Syracuze profesor fizyki Tomasz Skwarnicki:

Potwierdziliśmy przy pomocy obserwacji bardzo egzotyczny stan materii – cząstkę złożoną z dwóch kwarków, i dwóch antykwarków. Może to być początek nowego spojrzenia na fizykę cząstek elementarnych.

Od jakiegoś czasu potwierdzony model hadronów pozostawał taki sam: mamy bariony (stworzone z trzech kwarków) oraz mezony (złożone z dwóch). Dziś fizycy muszą pomyśleć nad nową nazwą – dla hadronu złożonego z dwóch par kwarków i antykwarków. Zaproponowano nazwę: hadron egzotyczny.

Detektor cząstek elementarnych w LHC
Detektor cząstek elementarnych w LHC

W 2007 roku grupa około 400 fizyków i inżynierów znanych jako Belle Collaboration, postulowała istnienie cząsteczki właśnie takiej – złożonej z dwóch kwarków i dwóch antykwarków. Roboczo nazwana Z(4430), była często przedmiotem sporów, a wielu fizyków twierdziła że twierdzenia Belle Collaboration nie zostaną nigdy potwierdzone.

Jak się zdaje ten czas jednak nadszedł – istnienie hadronu egzotycznego zostało potwierdzone obserwacją.

Tego typu badania to nie tylko eksperymenty – po zakończonych zderzeniach cząstek elementarnych w LHC, naukowcy otrzymują ogromną liczbę danych. Jak powiedział profesor Sheldon Stone, pracujący w CERN:

Musieliśmy wybrać dziesiątki tysięcy przypadków, wybranych z miliardów zderzeń dotychczas dokonanych w Wielkim Zderzaczu. Ponieważ próbka danych do analizy jest tak wielka, musimy używać nowych metod analizy statystycznej. Cieszę się że udało nam się w ten sposób potwierdzić wytworzenie cząstki, której istnienie od dawna podejrzewaliśmy.

Świat cząstek elementarnych to fascynująca dziedzina fizyki. Opowiada ona nam o podstawowych cząstkach – budulcach naszego Wszechświata, z których wiele zaobserwować można tylko przez mgnienie oka, wewnątrz Wielkiego Zderzacza Hadronów.

Źródło: Eurekalert / SU

Dołącz do dyskusji

Advertisement