Large Hadron Collider, CERN
Veliki hadronski sudarač (eng. Large Hadron Collider – LHC. U daljnjem tekstu LHC) otkrio je dvije nikad dosad viđene, vrlo teške, barionske čestice. Ovo otkriće moglo bi pomoći znanstvenicima u razumijevanju interakcije elementarnih čestica.
Te nove čestice CERN-ovi fizičari nazvali su Xi_b’– i Xi_b*– (još nismo sigurni kako se točno izgovara). Barionske čestice su subatomske čestice poput hiperona, koje se sastoje od tri čvrsto vezanih, sićušnih elementarnih čestica koje se zovu kvarkovi (za njih se općenito smatra da su jedne od najmanjih jedinica mase).
Xi_b’– i Xi_b*– je predvidio Model kvantne fizike, ali nikad dosad nisu bile viđene pa znanstvenici nisu bili sigurni koja je njihova točna masa, no sad je mogu izračunati. Vrlo teške subatomske čestice su impresivno velike – obje nove čestice su više od 6 puta masivnije od protona.
Nove barionske čestice viđene su u LHC-u, ubrzivaču čestica koji je poznat po (vjerojatnom) otkriću Higgsovog bozona. LHC radi tako da ubrzava dvije suprotne zrake čestica kako bi se približile brzini svjetlosti. Kada se zrake sudare, nastaje ekstremno vruća eksplozija, koja potom omogućava nikad viđenim česticama i tipovima materije da se vrlo brzo oforme. U tom djeliću sekunde nakon kolizije nastaje „magija”, te fizičari mogu pronaći dokaz stvari i pojava koje su dotad jedino teoretizirali u formulama.
Baš poput bariona, protoni se sastoje od gotovo tri čvrsto vezana kvarka, no posebno fascinantno kod Xi_b’– i Xi_b*– je da svaki od njihovih kvarkova ima drugačiju vrtnju ili smjer u kojem se podešavaju. Obje subatomske čestice sadrže jedan vršni kvark (najveći od kvarkova), jedan strani kvark i jedan donji kvark (postoji 6 kvarkova: gornji, donji, strani, čarobni, dubinski i vršni).
Nicholas St. Fleur objašnjava: „Ovo otkriće pomaže fizičarima da shvate na koje sve načine kvarkovi mogu biti posloženi i daje nam uvid u razumijevanje sila koje ih održavaju, te u najosnovnije građevne blokove materije koje se drže zajedno.”
Rezultati su objavljeni u časopisu Physical Review Letters i online na ArXiv.
„Svake godine otkrije se tri do pet takvih čestica”, kaže Patrick Koppenburg, CERN-ov znanstvenik na nizozemskom institutu Nikhet. „Ovdje smo otkrili dva odjednom, što je poprilično izvanredno.”
Znanstvenici su također istraživali relativnu produkciju stope bariona, njihove dužine (kojom se zapravo može izmjeriti koliko su zapravo nestabilne), kao i neke druge detalje njihovog propadanja. Svi rezultati složili su se s predviđanjima o barionima, temeljenim na teoriji kvantne kromodinamike. Kvantna kromodinamika je dio Standardnog modela fizike čestica, koji opisuje sile koje vladaju svemirom. Razumijevanje kvantne kromodinamike pomoći će u nam u nadogradnji znanja o Standardnom modelu i njegov daljnji razvoj.
„Ako želimo pronaći novu fiziku iznad Standardnog modela, prvo moramo imati oštru sliku”, kaže Koppenburg, koordinator fizike LHCb, koji je otkrio barione. „Takva istraživanja visoke preciznosti pomoći će nam u diferencijaciji efekta Standardnog modela i svega novog i neočekivanog u budućnosti.”
Naravno, otkrića čestica uvijek su poprilično kontroverzna. St. Fleur piše: „2011. godine suradnja između CERN-a i OPERA eksperimenta objavila je otkriće neutrina bržeg od svjetlosti, koji je kasnije podvrgnut detaljnom istraživanju. Čak i sad neki fizičari još uvijek raspravljaju jesu li ili nisu zapravo otkrili Higgsov bozon.”
Iako će trebati još mnogo istraživanja da bi to otkriće postalo znanstveno prihvaćeno, još uvijek je uzbudljivo. „Ovo je zaista uzbudljiv rezultat. Zahvaljujući LHCb-ovoj odličnoj identifikaciji, koja je jedinstvena među svim LHC eksperimentima, bili smo u mogućnosti odvojiti vrlo čist i snažan signal iz pozadine”, kaže Steven Blusk sa Sveučilišta Sirakuza u New Yorku. „Još jednom demonstrira senzibilitet i preciznost LHCb detektora.”
Izvor: CERN, The Atlantic, The Wall Street Journal
