Veľký hadrónový urýchľovač (LHC), obrovský urýchľovač častíc, naďalej posúva hranice vedy a v nedávnych experimentoch s jeho účasťou vedci objavili niečo, čo môže byť prvým potenciálnym dôkazom existencie subatomárneho kvázičastice zvaného odderon, ktorý dovtedy existoval iba teoreticky … Získané výsledky sa týkajú hadrónov, skupiny elementárnych častíc, ktorá obsahuje protóny a neutróny, ktoré sú zložené z kvarkov „zlepených dohromady“s gluónmi.
Vedci pri svojich experimentoch s LHC použili špeciálny režim činnosti urýchľovača, pri ktorom zrážajúce sa protóny zostávajú neporušené, namiesto aby boli zničené, pričom generujú celé sprchy sekundárnych častíc. Predtým sa pri uskutočňovaní podobných experimentov zistilo, že pri takýchto zrážkach protóny nielen odlietajú jeden od druhého, ale aj veľmi rýchlo sa im podarí vymeniť niekoľko gluónov. V tomto prípade bol počet „výmenných“gluónov vždy ešte predtým.
Vedci nakoniec nenašli samotný odderon, ale vedci pozorovali určité účinky, ktoré by mohli naznačovať jeho prítomnosť. Fyzici použili protóny, ktoré majú vysoké energie, čo im umožnilo získať presnejšie merania. A vo výsledkoch týchto meraní sa našli prípady výmeny medzi protónmi s nepárnym počtom gluónov, čo sa vôbec nehodí do všetkých existujúcich modelov takýchto procesov. Vedci sa domnievajú, že za tento nesúlad, ktorý sa krátkodobo vytvorí v okamihu zrážky protónov, zodpovedá odderón, kvázičastica pozostávajúca v tomto prípade z troch, piatich, siedmich alebo viacerých nepárnych čísel gluónov.
„Získané výsledky neporušujú existujúci štandardný model fyziky častíc. V tomto modeli je množstvo „tmavých škvŕn“a naša práca nám umožnila „osvetliť“iba jednu z týchto oblastí a pridať k nej ďalšie nové podrobnosti, “hovorí fyzik časticovej fyziky a subelementu Timothy Raben z univerzity v Kansase.
Na hľadanie boli použité vysoko citlivé senzory experimentu TOTEM nainštalované v štyroch kľúčových bodoch tunela urýchľovača, kde sa „križujú“protónové lúče a každú sekundu sa vyskytujú miliardy zrážok.
"Jedným z možných vysvetlení, prečo môžu protóny naraziť bez zničenia, je odderon, ale v praxi to vedci nikdy nepozorovali." Je to možno prvýkrát, čo sa získa skutočný dôkaz o existencii týchto kvázičastíc, “komentovala situáciu Simona Giani, hovorkyňa skupiny fyzikov pracujúcich s experimentom TOTEM, ktorý je súčasťou všeobecného hľadania kvázičastíc.
Pre laika je to dosť ťažké pochopiť, preto to vedci vysvetľujú na príklade autoprepravníka, ktorý prepravuje autá v prívese.
"Predstavte si, že protóny sú dva veľké nákladné vozidlá prevážajúce autá." Často ich vidno na ceste, “vysvetľuje Raben.
Propagačné video:
"Teraz si predstavte, že sa tieto dva nákladné vozidlá navzájom zrazia, ale po nehode zostanú nákladné vozidlá neporušené, ale autá, ktoré prevážali, budú lietať rôznymi smermi." A napriek tomu sa nové autá doslova formujú vo vzduchu. Energia prechádza do stavu hmoty. ““
„Fyzici lovili teoretické odderóny už niekoľko desaťročí, počnúc 70. rokmi. Vtedajšie technologické možnosti však jednoducho neposkytli dôkazy o existencii Odderonov, “dodáva Raben.
Do experimentov na nájdenie odderónov bolo zapojených viac ako 100 vedcov z ôsmich krajín. Vo vnútri LHC každú sekundu akcelerovali miliardy protónových párov. Vďaka modernizácii hadrónového urýchľovača v roku 2015 bola špičková energetická hladina urýchlených protónov 13 TeV.
Aj keď vedci nedokázali odderon priamo pozorovať, boli svedkami jeho účinkov a dúfajú, že v budúcnosti dosiahnu transparentnejšie výsledky. Vedci sa domnievajú, že ďalšia modernizácia LHC im umožní získať ich, čo umožní urýchľujúcim časticiam dosiahnuť ešte vyššie energetické ukazovatele.
„Očakávame skvelé výsledky v najbližších niekoľkých rokoch,“komentoval Christophe Royon z Kansaskej univerzity.
Výsledky súčasnej práce boli zverejnené na webovej stránke ArXiv.org a v súčasnosti čakajú na vyhodnotenie ďalšími odborníkmi.
Nikolay Khizhnyak