Po prvi put, eksperiment ALICE na Velikom hadronskom sudaraču izravno je izmjerio fenomen poznat kao "mrtvi stožac", omogućujući fizičarima da izravno mjere masu fundamentalne čestice, čarobnog kvarka.
Mnoge od čestica koje čine vidljivi svemir oko nas zapravo su konstitutivne čestice izgrađene od manje moćnih fundamentalnih čestica poznatih kao kvarkovi. Na primjer, protoni i neutroni sadrže po tri kvarka. Postoji šest različitih "okusa" kvarkova – gore, dolje, gore, dolje, čudni i začarani – svaki s različitim masama, spinovima i drugim kvantnim svojstvima. Različite kombinacije kvarkova tvore različite čestice. Kvarkovi se drže zajedno u tim sastavnim česticama pomoću sile koja se prenosi kroz česticu bez mase koja se naziva gluon. Zajedno, kvarkovi i gluoni poznati su kao partoni.
Veliki hadronski sudarač u CERN-u u blizini Ženeve u Švicarskoj ubrzava protone jakim magnetskim poljima kroz 27 km dug tunel do energije od 6,8 TEV, nakon čega se oni međusobno sudaraju. Kao rezultat sudara, formira se kaskada drugih čestica, koje same emitiraju 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 otpuštaju u kaskadi koja se naziva partonska struja, gdje kvarkovi otpuštaju gluone, a sami gluoni mogu otpuštati druge gluone niže energije.
Znanstvenici koji rade na projektu ALICE (A Large Ion Collider Experiment) analizirali su trogodišnje podatke iz sudara proton-proton kako bi pronašli dokaze o postojanju mrtvog stošca. Prema teoriji kvantne kromodinamike ili QCD, mrtvi stožac je područje u kojem partoni određene mase i energije ne mogu emitirati gluone. "Bilo je vrlo izazovno izravno promatrati mrtvi stožac", rekao je glasnogovornik ALICE Luciano Musa u izjavi za medije.
Dio poteškoća je u tome što se mrtva zona može ispuniti drugim subatomskim česticama nastalim u sudarima proton-proton, a praćenje kretanja partona kroz tok nije jednostavno jer on stalno mijenja smjer.
Kako bi riješili ovaj problem, znanstvenici su razvili metodu kojom su uspjeli premotati snimke partonskih tokova unatrag u prošlost, što im je omogućilo da odrede gdje i kada su nusprodukti toka bili oslobođeni. Konkretno, tražili su tokove koji uključuju šarmirani kvark. Secirajući ih, znanstvenici su u obrascu gluonskog zračenja emitiranog tijekom partonskih tokova otkrili područje gdje je gluonsko zračenje bilo potisnuto. Ovo je mrtav konus.
Otkriće je važno ne samo zato što potvrđuje QCD proročanstvo, već i zato što je sada moguće izravno izmjeriti masu šarmiranog kvarka, koja, prema teoriji i neizravnim mjerenjima, iznosi 1,275+/-25 MeV/c^2 . Prema QCD, mrtvi stožac je izravno povezan s masom partona, a čestice bez mase ne mogu formirati mrtvi stožac. Otkriće mrtvog stošca moglo bi utrti put novoj eri fizike kvarkova.
Možete pomoći Ukrajini u borbi protiv ruskih osvajača. Najbolji način da to učinite je donirati sredstva Oružanim snagama Ukrajine putem Savelife ili putem službene stranice NBU.
Pročitajte također:
- CERN je odobrio projekt izgradnje sudarača od 100 kilometara za 23 milijarde dolara
- Veliki hadronski sudarač ponovno je pokrenut nakon tri godine pauze