Doniosłe skutki małego zderzenia

Nieznana cząstka może przewrócić do góry nogami wiedzę o świecie

Aktualizacja: 08.06.2011 13:38 Publikacja: 08.06.2011 00:29

LHC

LHC

Foto: CERN

Informacja o odkrytej przez zespół naukowców amerykańskich tajemniczej cząstce lub potężnej sile powiązań podekscytowała fizyków.

Eksperci studzili rozgorączkowane umysły: aby to udowodnić, potrzeba kilku miesięcy badań. Podczas konferencji w Blois we Francji fizycy zaprezentowali dwa razy więcej danych niż poprzednio.

Cegiełki na gruzach

Zjawisko dostrzeżone zostało podczas zderzania protonów z antyprotonami w tunelu akceleratora Tevatron. Jeżeli odkrycie się potwierdzi, legnie w gruzach model standardowy – teoria cząstek elementarnych, podstawowych cegiełek, z których zbudowana jest materia.

– Jeżeli jest to efekt, jakiego model standardowy nie przewiduje, to byłoby to naprawdę bardzo interesujące – powiedział „Rz" prof. Jan Kalinowski z Instytutu Fizyki UW.

Rozwijany od lat 70. ubiegłego wieku model łączy w sobie i wyjaśnia wcześniejsze teorie cząstek elementarnych, mechanikę kwantową i inne. Istnienie wszystkich cząstek, jakie przewiduje model standardowy, udało się fizykom potwierdzić eksperymentalnie, poza jedną: cząstką Higgsa. To bardzo ważny składnik teorii, bo cząstka Higgsa, oddziałująca z innymi cząstkami, nadaje im masę. Aby znaleźć tę „boską cząstkę", powstał największy na świecie akcelerator cząstek LHC w CERN pod Genewą.

– Nie można też wykluczyć, że modelowanie nie zawiera błędów. Fizycy chcieli sprawdzić, czy to, co uzyskali, pasuje do teorii modelu standardowego. W eksperymencie amerykańskim naukowcy skupili się na obserwacji rozpadu tzw. bozonów Z i W + lub W-. Zobaczyli tych przypadków kilka tysięcy.

Takie zderzenia to odtwarzanie – w nieporównywalnie małej skali – tego, co się działo podczas Wielkiego Wybuchu. Energia takich zderzeń jest tak olbrzymia, że prowadzi do powstania nowych cząstek rozsypujących się na wszystkie strony. Większość ma bardzo krótki żywot, rozpada się niemal w momencie powstania. Badacze amerykańscy doszli do wniosku, że w wyniku zderzeń dostrzegli nieznane dotąd cząstki 150 razy cięższe od protonów. Nie są to jednak cząstki Higgsa.

Mocniejszy efekt

– To nie jest jeszcze odkrycie. Model standardowy przewiduje przypadki zaobserwowane przez fizyków – tłumaczy prof. Kalinowski. – Ale wykryli także przypadki o masie większej od masy bozonu Z. A takich model standardowy nie tłumaczy. Kiedy zaprezentowali swoje odkrycie, prawdopodobieństwo, że jest to coś nowego, wynosiło 1 do 1000, środowisko fizyków uznało, że nie ma się czym podniecać. Taki efekt może być zwykłą fluktuacją statystyczną.

– Efekt jest coraz mocniejszy – przekonywał podczas konferencji w Blois Giovanni Punzi, członek zespołu CDF.

– Wciąż przeliczamy wszystkie dane, powtarzamy analizy – powiedział Rob Roser, rzecznik zespołu CDF.

W tym samym akceleratorze, w którym zderzają się protony i antyprotony, oprócz detektora, z którego dane zbiera zespół CDF, jest drugie urządzenie, z którego dane opracowuje inny zespół w eksperymencie o nazwie DZero.

– Urządzenia różnią się detalami, ale powinny wykrywać to samo – wyjaśnia prof. Kalinowski. – Ale druga grupa nie potwierdza odkrycia.

Wielki Zderzacz Hadronów w CERN powinien także być w stanie przetestować wynik, jaki uzyskali badacze z CDF. Tam fizycy zderzają protony z większą energią niż w Tevatronie. W detektorze ATLAS badacze z CERN powtórzyli eksperyment. Nie potwierdzili odkrycia.

Jak jest efekt, można do niego dopasować teorię. Pomocą służy rozszerzenie modelu standardowego zwane supersymetrią. To teoria, której głównym założeniem jest, że każda cząstka z modelu standardowego ma swój odpowiednik. Fizycy zakładają, że choć są podobne, muszą być dużo cięższe, ale niestabilne, i rozpadają się.

– Niektórzy teoretycy uważają, że fizycy z w Tevatronie po raz pierwszy uzyskali cząstki supersymetryczne – wyjaśnia prof. Kalinowski.

Antymateria złapana w pułapkę

Zespół naukowców z CERN utrzymał przez ponad 16 minut atomy antytlenu. Badacze pracujący w eksperymencie ALPHA opublikowali jego wyniki w magazynie "Nature Physics". Cząstki materii: protony, neutrony i elektrony, mają swoje odpowiedniki w antymaterii. Dzięki utrzymaniu antycząstek przez tak długi czas fizycy mogli badać właściwości lustrzanego odbicia atomów pierwiastka. To kolejny krok na drodze do zrozumienia natury wszechświata – odpowiedzi na pytanie, dlaczego składa się z materii, jaką znamy.

Informacja o odkrytej przez zespół naukowców amerykańskich tajemniczej cząstce lub potężnej sile powiązań podekscytowała fizyków.

Eksperci studzili rozgorączkowane umysły: aby to udowodnić, potrzeba kilku miesięcy badań. Podczas konferencji w Blois we Francji fizycy zaprezentowali dwa razy więcej danych niż poprzednio.

Pozostało 93% artykułu
Nauka
Najkrótszy dzień i najdłuższa noc w 2024 roku. Kiedy wypada przesilenie zimowe?
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
Pełnia Księżyca w grudniu. Zimny Księżyc będzie wyjątkowy, bo trwa wielkie przesilenie księżycowe
Nauka
W organizmach delfinów znaleziono uzależniający fentanyl
Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku