В ЦЕРН откриха нова квазичастица, предсказана преди 45 години

От представянето на хипотезата за съществуването на тази частица е изминало много време, но изглежда учените най-накрая са открили доказателство за странния квантов обект, наречен „одерон“.

„Търсим го от 70-те години,“ казва Кристоф Ройон от Канзаския университет.

Адроните са елементарни частици като протоните и неутроните, които са изградени от кварки, са съединени помежду си с глуони. Когато протоните се сблъскат в колайдера, понякога оцеляват и отделят глуони, заключени помежду си в позиционна връзка, наречена „свързано състояние“. Глуоните се определят като „квазичастици“, тъй като се държат като частици, а свързани заедно – като обект. Предположението, че съществуват „одерони“ (от английската дума odd, която означава нечетен, т. е. нечетен брой квазичастици) е изказано през 1973 г. Наскоро голям екип от физици, работещи с Големия адронен колайдер в ЦЕРН, са извършили изследване, при което най-сетне са видели доказателство за съществуването на одероните.

Глуоните (g) държат заедно горните (u) и долните (d) кварки, които изграждат протоните.

Преподавателят в Канзаския университет Тимъти Рейбън предлага начин за визуализиране на създаването на квазичастиците чрез сблъсъкване на протони.

"Протоните си взаимодействат подобно на два автовоза като онези, които виждате на магистралата. Ако двата камиона се блъснат, след сблъсъка все още ще има два камиона (протони), но автомобилите (глуоните) ще са паднали, вече няма да са на тировете – освен това на платното се „създават“ нови автомобили (квазичастиците) (енергията се трансформира в материя)." В подобни случаи протоните се смятат за „отклонени“, тъй като те оцеляват, но без някои от глуоните си.

По проекта TOTEM на ЦЕРН работят над 100 физика от 8 държави. Целта му е „прецизното измерване на напречен разрез на взаимодействието протон-протон, както и задълбочено проучване на структурата на протона.“ Провежда се в 440-метрова подсекция на адронния колайдер, близо до системата, в която протонните лъчи се сблъскват един с друг.

Досега физиците са наблюдавали само признаци на групи с четен брой глуони. При този експеримент учените са успели да се възползват от високите енергийни нива, създадени от адронния колайдер през 2015 г. Те също така са успели да направят по-прецизни наблюдения, благодарение на високоскоростните детектори на TOTEM, които могат да измерят продължителността на полета на протоните.

„Досега повечето модели предполагаха, че има двойка глуони – винаги четен брой. Сега ние за първи път измерихме по-голям брой събития и свойства с нова енергия. Открихме, че някои измервания са несъвместими с този традиционен модел на разбиране на четния брой глуони. Това е достижение, което вероятно наблюдаваме за първи път, тази нечетна размяна на глуони. Може да има три, пет, седем или повече глуона.,“ казва Ройон.

Значението на новото изследване е, че добавя допълнителни детайли към общоприетия Стандартен модел на физиката на елементарните частици, който предсказва поведението на материята.

„Това не нарушава Стандартния модел, но съществуват много мътни области,“ допълва Рейбън.
Освен откриването на одероните проектът TOTEM е вълнуваща платформа за изследвания в областта на медицината, измерването на космическите лъчи и обезсоляването на морска вода, което може да се превърне в жизненоважна технология за оцеляването на човешкия вид. 

По статията работи: Величка Мартинова
Източник: bigthink.com