Po prvi put, eksperiment ALICE na Velikom hadronskom sudaraču direktno je izmjerio fenomen poznat kao "mrtvi konus", omogućavajući fizičarima da direktno izmjere masu fundamentalne čestice, šarmiranog kvarka.
Mnoge čestice koje čine vidljivi univerzum oko nas zapravo su sastavne čestice izgrađene od manje moćnih fundamentalnih čestica poznatih kao kvarkovi. Na primjer, protoni i neutroni sadrže po tri kvarka. Postoji šest različitih "ukusa" kvarkova - gore, dolje, gore, dolje, čudni i začarani - svaki s različitim masama, okretima i drugim kvantnim svojstvima. Različite kombinacije kvarkova formiraju različite čestice. Kvarkovi se drže zajedno u ovim sastavnim česticama pomoću sile koja se prenosi kroz česticu bez mase koja se zove gluon. Zajedno, kvarkovi i gluoni su poznati kao partoni.
Veliki hadronski sudarač u CERN-u u blizini Ženeve u Švicarskoj ubrzava protone jakim magnetnim poljima kroz 27 km dug tunel do energije od 6,8 TEV, nakon čega se sudaraju. Kao rezultat sudara, formira se kaskada drugih čestica, koje same emituju ili se raspadaju u još više čestica, i tako dalje niz kaskadu, što može rasvijetliti aspekte fundamentalne fizike.
Konkretno, kvarkovi i gluoni se stvaraju i oslobađaju u kaskadi zvanoj partonski tok, gdje kvarkovi oslobađaju gluone, a sami gluoni mogu oslobađati druge gluone niže energije.
Naučnici koji rade na projektu ALICE (eksperiment velikog ionskog sudarača) analizirali su trogodišnje podatke o sudarima protona i protona kako bi pronašli dokaze o postojanju mrtvog konusa. Prema teoriji kvantne hromodinamike ili QCD, mrtvi konus je područje u kojem partoni određene mase i energije ne mogu emitovati gluone. "Bilo je veoma izazovno direktno posmatrati mrtvi konus", rekao je portparol ALICE Luciano Musa u izjavi za štampu.
Dio poteškoća je u tome što se mrtva zona može ispuniti drugim subatomskim česticama koje nastaju u sudarima protona i protona, a praćenje kretanja partona kroz tok nije lako jer on stalno mijenja smjer.
Kako bi riješili ovaj problem, naučnici su razvili metodu pomoću koje su mogli da premotaju snimke partonskih tokova u prošlost, omogućavajući im da odrede gdje i kada su nusprodukti toka oslobođeni. Posebno su tražili tokove koji uključuju začarani kvark. Secirajući ih, naučnici su otkrili u obrascu gluonskog zračenja koje se emituje tokom partonskih tokova, oblast u kojoj je gluonsko zračenje bilo potisnuto. Ovo je mrtav konus.
Nalaz je važan ne samo zato što potvrđuje QCD proročanstvo, već i zato što je sada moguće direktno izmjeriti masu šarmiranog kvarka, koja prema teoriji i indirektnim mjerenjima iznosi 1,275+/-25 MeV/c^2 . Prema QCD, mrtvi konus je direktno povezan sa masom partona, a čestice bez mase ne mogu formirati mrtvi konus. Otkriće mrtvog konusa moglo bi utrti put za novu eru fizike kvarkova.
Možete pomoći Ukrajini u borbi protiv ruskih osvajača. Najbolji način da to učinite je da donirate sredstva Oružanim snagama Ukrajine putem Savelife ili preko službene stranice NBU.
Pročitajte također:
- CERN je odobrio projekat izgradnje sudarača od 100 kilometara za 23 milijarde dolara
- Veliki hadronski sudarač ponovo je lansiran nakon trogodišnje pauze