SWOBODNY KWARK POWABNY

ALICE wykazuje, że swobodny kwark powabny ma masę.

Masz problem, żeby dowiedzieć się, ile tak naprawdę ważysz, bo waga w łazience za każdym razem pokazuje nieco inny wynik? Tymczasem naukowcom z eksperymentu ALICE w CERN udało się ustalić masę kwarka powabnego – cząstki elementarnej, która waży ok. pół milionowej miliardowej miliardowej części grama i uwalniana jest tylko na ułameczek sekundy w ogromnych temperaturach powstających w zderzeniach cząstek wewnątrz Wielkiego Zderzacza Hadronów.

Zwykła materia, z którą mamy na co dzień do czynienia – np. protony i neutrony, wchodzące w skład atomów – zbudowana jest z kwarków górnych (u) i dolnych (d). To jednak nie wszystkie kwarki, jakie istnieją we Wszechświecie. Opisano jeszcze bardziej masywne kwarki: dziwne (s), powabne (c), prawdziwe (t) i piękne (b). Te jednak znacznie trudniej jest zaobserwować.

Tym razem naukowcy z międzynarodowego eksperymentu ALICE w Wielkim Zderzaczu Hadronów (również Polacy) wzięli na warsztat kwark powabny, wchodzący w skład tzw. mezonów D. Postanowili zbadać, jak się zachowuje się, kiedy jest zupełnie sam.

SAMOTNOŚĆ W ŚWIECIE KWARKÓW

A samotność w świecie kwarków to rzecz zupełnie niespotykana: te cząstki elementarne tak kochają towarzystwo, że w ułamku sekundy od swoich narodzin próbują znaleźć sobie partnera (lub dwóch czy nawet więcej). A ułamek sekundy w tym wypadku jest stutysięczną miliardowej miliardowej części sekundy (10^-23) – bo tyle czasu potrzebuje w LHC kwark powabny, żeby znaleźć sobie parę. To się dopiero nazywa powab.

Choć więc już nieźle zbadano własności hadronów, a więc właśnie związków kwarków, to ciągle nie było do końca jasne, co o kwarkach można powiedzieć, kiedy są zupełnie same.

A to o tyle nietrywialne zagadnienie, że właściwości kwarków w związku (a więc hadronu) są zupełnie inne niż tych samych kwarków, ale samotnych. Bo np. na masę hadronu sumują się nie tylko masy jego kwarków składowych, ale również energia oddziaływań między nimi (kłania się tu słynny wzór Einsteina, który pokazuje równoważność masy i energii).

Aby więc wyeliminować z równania zjawiska, które zachodzą w stabilnej parze czy trójce kwarków, badacze zaprojektowali eksperyment, który pozwoli ustalić własności kwarka powabnego w tej króciutkiej chwili, kiedy szuka partnera. Publikacja na ten temat ukazała się w „Nature”.

NURZAJĄC SIĘ W PRYSZNICU CZĄSTEK

Wyzwaniem było rozpoznanie w obfitym prysznicu cząstek, które powstają w Wielkim Zderzaczu Hadronów akurat tych, które są poszukującymi partnera kwarkami powabnymi.

Bo przypomnijmy: w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN pod szwajcarską Genewą po torze o długości 27 km krążą cząstki rozpędzone do ogromnych prędkości. Kiedy zderzają się ze strumieniem cząstek lecących w przeciwną stronę, uwalnia się wielka energia. W tym małym, gorącym, gęstym bąblu mogą na chwilę powstawać egzotyczne cząstki, których nie obserwujemy w zwykłych sytuacjach (ale które np. powstają w gwiazdach czy tuż po Wielkim Wybuchu). Cząstki te uciekają z miejsca zdarzenia w kierunku detektorów, tracą energię, tworzą inne cząstki lub np. rozpoczynają serię przemian w innych cząstkach. A naukowcy analizując dane z czujników próbują odtworzyć informacje o tym, co się w tym bąblu wydarzyło.

“Eksperyment ALICE ma tę umiejętność, że potrafi te cząstki zmierzyć i zidentyfikować – w zakresie, który nas w badaniu kwarków powabnych interesował” – podsumowuje w rozmowie z PAP uczestnik eksperymentu prof. Adam Kisiel z Politechniki Warszawskiej.

MARTWY STOŻEK

W przeszukiwaniu danych z detektorów i odnajdywaniu tam informacji o uwolnionych na chwilę kwarkach powabnych pomógł efekt tak zwanego martwego stożka. Teoria mówiła bowiem, że kwark powabny poszukujący partnera będzie tracił energię emitując cząstki (gluony) w pewien charakterystyczny sposób: żadna cząstka uciekająca z tego tracącego energię kwarka nie opuszcza go w kierunku jego lotu, powstaje więc tak zwany martwy stożek nie obserwowany dla kwarków lżejszych. Jest to obserwacja jednego z fundamentalnych efektów oddziaływań silnych.

Publikacja w “Nature” potwierdza właśnie doświadczalną obserwację takich martwych stożków i to, że dzięki nim można uzyskać wgląd w samotny moment samotnego życia kwarka powabnego.

“Nasze badania to najbardziej bezpośrednie potwierdzenie, że swobodny kwark powabny ma masę” – mówi dr Łukasz Graczykowski.

Masa ta wynosi ok. 1,28 GeV/c2, a więc ok. 2,29×10^-24 g. Można więc powiedzieć, że ok. pół miliona miliardów miliardów takich samotnych kwarków ważyłoby jeden gram. To się nazywa precyzja w pomiarze masy!

Prof. Marek Kowalski z IFJ PAN uzupełnia jednak, że bezpośrednie zaobserwowanie kwarka jest niemożliwe, bo ten sam w sobie nie występuje jako cząstka swobodna, a więc taka, którą możemy zmierzyć w detektorze. Obserwacje opiera się więc na analizie własności cząstek, które z kwarków i gluonów powstały. A to bardzo trudne zadanie.

ODDZIAŁYWANIA SILNE

Polscy uczestnicy eksperymentu tłumaczą, że badania te są o tyle ważne, że potwierdzają ustalenia tzw. chromodynamiki kwantowej. Prof. Adam Kisiel przypomina, że aby opisać działanie świata, należy zrozumieć cztery oddziaływania: elektromagnetyczne, silne, słabe oraz grawitację. “A chromodynamika kwantowa to teoria opisująca oddziaływania silne – a więc 1/4 świata” – uśmiecha się. I dodaje: “fundamentalne jest więc pytanie, czy ten opis, którym się posługujemy, jest poprawny”.

Prof. Kowalski zaś doprecyzowuje, gdzie są obecne oddziaływania silne.

“Jądro atomowe jest obiektem trwałym, mimo że składa się z neutronów, które mają zerowy ładunek elektryczny oraz z protonów, które mają ładunek dodatni. Musi więc działać między nimi jakieś silniejsze oddziaływanie niż oddziaływanie elektrostatyczne – to właśnie oddziaływanie silne” – mówi prof. Kowalski. I tłumaczy, że przedmiotem tego oddziaływania są właśnie kwarki, a jego nośnikiem gluony

Żeby więc potwierdzić w praktyce jak działa oddziaływanie silne, dobrze mieć w zanadrzu eksperymenty, w których można przez moment obserwować kwarki w stanie wolnym.

I taki właśnie eksperyment przeprowadziła ALICE.

„KIM JEST, KURCZĘ, ALICE?”

ALICE jest jednym z czterech największych detektorów zainstalowanych w LHC (obok CMS, ATLAS i LHCb). Polscy naukowcy w działaniach ALICE biorą udział od samego początku, czyli od 1993 r. Uczestniczyli w budowie detektora, tworzeniu dla niego oprogramowania, obsłudze, kalibracji, analizie czy wizualizacji danych.

“Prace trwają tak długo, że bierze w nich udział kilka pokoleń naukowców. Nasza trójka reprezentuje właśnie trzy takie pokolenia” – uśmiechają się dr Graczykowski, prof. Kisiel i prof. Kowalski.

Źródło informacji: Nauka w Polsce

Zdjęcie: CERN | Wielki Zderzacz Hadronów

Opinie i poglądy opublikowane na portalu cocomac.pl są wyłącznie opiniami i poglądami ich Autorów. Nie należy ich utożsamiać z poglądami redakcji. Również opinie wyrażane w publikowanych informacjach nie odzwierciedlają poglądów redakcji i wydawcy, a mają charakter informacyjny.
Widzisz błąd w artykule, niedziałający link? Poinformuj nas o tym poprzez formularz kontaktowy lub mailem! Dziękujemy.

TO TEŻ CIEKAWE:

CZYM JEST PERMAKULTURA?

Permakultura – naukowa obserwacja we własnym ogrodzie. Ogród permakulturowy może być źródłem pożywienia, okazją do obcowania z naturą, ale i…

TRAMWAJ NA CYFROWYCH SZYNACH

Shanghai Electric rozpoczyna testy pierwszej w Chinach linii tramwajowej opartej na szynach cyfrowych wyposażonej w system iDRT SZANGHAJ, 2 luty…

JAK DOBRAĆ STANIK (VIDEO)

Stanikowe dylematy – pytania do brafitterki. Opinie i poglądy opublikowane na portalu cocomac.pl są wyłącznie opiniami i poglądami ich Autorów.…

OLEJ PALMOWY

Oleje egzotyczne część II Olej palmowy Oleju palmowego nie lubią ani dietetycy, ani kardiolodzy, nie ma też najlepszej opinii Narodowego…

DRAPIEŻNIKI – DAWNO, DAWNO TEMU…

Dawno temu na Śląsku: fascynujący świat drapieżników Dziesiątki tysięcy lat temu na terenie Sudetów i otaczających je równin śląskich, czeskich…

Ćwiczenie nr 13

ROZPYCHANIE ŚCIAN Pozycja do wykonania ćwiczenia: stojąca.Ilość powtórzeń: 10.Do wykonania ćwiczenia potrzebujesz: framuga drzwi. Pozycja wyjściowa: Stań we framudze drzwi…

SAMSUNG GALAXY Z FLIP4 I GALAXY Z FOLD4

Samsung. Czas na nową definicję smartfonów Samsung przesuwa granice wszechstronności, prezentując czwartą generację foldów z udoskonalonymi możliwościami multitaskingu i swobodą…

DOMY BEZ ŚWIATŁA I LUSTER

Prof. Marciniak-Kajzer: w średniowiecznym domu brakowałoby mi światła i luster. Gdybym miała mieszkać w średniowiecznym domu, najbardziej brakowałoby mi światła…

MOTOSKANDYNAWIA CZĘŚĆ  4

16 lat przymierzałem się aby ponownie odwiedzić Skandynawię. A tu niespodziewanie, latem, okazało się, że mam czas i jakieś mizerne…

WIRUSOWE ZAPALENIE WĄTROBY TYPU C

Dr hab. Wójcicka: wirus HCV jest wysoce zakaźny i może być przenoszony drogą płciową Zapalenie wątroby typu C wywoływane przez…

NA GRZYBY

Mykolog: grzyby nie muszą tworzyć owocników każdego roku równie intensywnie. Nie należy dziwić się, że co kilka lat grzyby występują…

DEKAMERON – PODWÓJNE PORWANIE

DZIEŃ PIĄTY Opowieść I Pisownia oryginalna z 1930 roku Cimone, zakochawszy się, rozumnym, człekiem się staje. Chcąc się połączyć z…

CHRZCINY

Katarzyna Figura, Maciej Musiałowski, Tomasz Schuchardt i Michał Żurawski na „Chrzcinach”. Już 26 listopada do kin trafi nowy film z…

PIES TO ZDROWIE

Pies jako wsparcie dla zdrowia. Pod pewnymi warunkami Prof. Zbigniew Religa radził niektórym swoim pacjentom, by sprawili sobie psa. Wiedział,…

MOTOSKANDYNAWIA CZĘŚĆ  5

16 lat przymierzałem się aby ponownie odwiedzić Skandynawię. A tu niespodziewanie, latem, okazało się, że mam czas i jakieś mizerne…

DEPRESJA WIEKU PODESZŁEGO

Przesuwaj kolejne strony za pomocą strzałek ↑ ↓  znajdujących się nad i pod dokumentem. Udostępnij na FacebookuTweet…

PROKRASTYNACJA

Psycholog: podkreślanie sukcesów zamiast porażek może wpływać na zmniejszenie prokrastynacji. Osoby odwlekające wykonywanie zadań mają problemy z niektórymi czynnościami poznawczymi,…

DEKAMERON – ZAKOCHANY STARZEC

DZIEŃ PIERWSZY Opowieść X Pisownia oryginalna z 1930 roku Mistrz Albert z Bolonji zawstydza białogłowę, która chciała sobie zeń zadrwić…

REAKCJA KOMÓREK NA POLE MAGNETYCZNE

Biolodzy po raz pierwszy zaobserwowali reakcje komórek na pole magnetyczne Japońska grupa badaczy po raz pierwszy, w czasie rzeczywistym zaobserwowała,…

SERCE A MÓZG

Gdy dbasz o serce, chronisz mózg. Problem demencji różnego typu narasta. Jednocześnie wiele osób cierpi na różnego rodzaju choroby układu…

JEDNA ŁADOWARKA DO WSZYSTKIEGO

PE: jedna ładowarka do wszystkich przenośnych urządzeń elektronicznych Parlament Europejski będzie negocjował z rządami państw UE na temat ostatecznego kształtu…

TAŃCZĄCE ROBOTY

Roboty „Boston Dynamics” tańczą do utworu „Do You Love Me” w najnowszym filmie wideo. Roboty tańczą Twista, wykonują podskoki, obroty…

ALBANIA. ZAGINIONE MIASTO W BUSHAT

Zaginione antyczne miasto na celowniku polskich archeologów. Pozostałości po dwóch wielkich antycznych kamiennych budowlach na szczycie wzgórza niedaleko Szkodry w…

FORD MUSTANG HITEM

FORD MUSTANG NAJLEPIEJ SPRZEDAJĄCYM SIĘ SPORTOWYM COUPE NA ŚWIECIE, UTRZYMUJĄC TYTUŁ LIDERA SIÓDMY ROK Z RZĘDU. Ford przeanlizował dane rejestracyjne…

DZIECKO UZALEŻNIONE  OD SMARTFONA

Obniżanie wieku korzystania z urządzeń mobilnych przez najmłodsze dzieci może niepokoić. Już co drugie dziecko w wieku od 0 do…

AUSTRALIA – KRAJOBRAZ OPOWIEDZIANY CZ. 3

Geolog postrzega ziemię jako wynik historycznych i prehistorycznych procesów: fałdowanie skorupy ziemskiej, pękanie i uskoki, powstawanie osadów. Te procesy zachodzące…

JELEŃ WYPARŁ SARNĘ

Zwycięzca jest tylko jeden czyli jak jelenie urządziły się w Słowińskim Parku Narodowym. Liczebność jeleni w Słowińskim Parku Narodowym jest…

HOUSE PARTY AW20

Kolekcja na wyjątkowe okazje Wszystko wskazuje na to, że Święta i Noc Sylwestrową spędzimy w domowym zaciszu, co nie oznacza,…

MUMIA JEDNAK NIE JEST W CIĄŻY

Mumia egipska z Warszawy nie była w ciąży – w jej miednicy znajdują się… pakunki. Nie płód, ale kilka zawiniątek…

GROŹNE ODWODNIENIE KIEROWCY

Odwodnienie śmiertelnym zagrożeniem kierowcy. Nie wszyscy zdają sobie sprawę z fatalnych konsekwencji odwodnienia kierowcy. Zanim wyruszysz w podróż na długi…

CAR OF THE YEAR POLSKA 2021

Kia Sorento zdobywa tytuł Car of The Year Polska Poznaliśmy zwycięzcę polskiej edycji konkursu Car of the Year 2021. Za…

THE CURL EFFECT

RevitaLash Cosmetics ogłasza rozpoczęcie kampanii The Curl Effect® Przedstawiamy The Curl Effect® (efekt podkręconych rzęs) od RevitaLash Advanced®. Długoletni lider…

WITKACY W MUZEUM NARODOWYM

Witkacy. Sejsmograf epoki przyspieszenia. Wystawa w dniach 08.07 – 09.10. 2022. Wystawa poświęcona jest twórczości Stanisława Ignacego Witkiewicza, jednego z…

DIOR – PRZEDSTAWIA

Męska kolekcja Jesień 2021 Zgodnie z trendem współpracy Diora z postaciami sztuki współczesnej z całego świata, dyrektor artystyczny Dior men’s…

SOJA

Aleksandra Bartoś – Dietetyk – Warszawa. Czy soja jest zdrowa? Soja jest obecnie jednym z produktów spożywczych budzących niemałe kontrowersje…

CYTOLOGIA NA PODŁOŻU PŁYNNYM

O co w niej chodzi? Coraz więcej ośrodków wykonuje w Polsce badanie cytologiczne na podłożu płynnym. To o wiele dokładniejsza…

GDY SPOTKASZ W LESIE ZWIERZA

Spotkałeś wilka lub dzika? Zobacz, czego nigdy nie robić. Las jest nie tylko miejscem wypoczynku i relaksu dla ludzi, ale…

KTO MOŻE ZOSTAĆ EKSTREMISTĄ

Wszyscy możemy być ekstremistami? Co łączy zauroczenie, pasję twórczą, fanatyzm Szaleńcze zakochanie, oddawanie się bez reszty pracy, pasji czy idei……

OSZUKANI DZIADKOWIE

Chroń swoich dziadków przed oszustami Choć rośnie świadomość społeczna dotycząca zagrożenia oszustwami, policja wciąż odnotowuje kolejne przypadki oszustw metodą „na…

SZAFA ODŚWIEŻAJĄCA UBRANIA

Gotowa na całe spektrum możliwości: Kasia Sokołowska ambasadorką szafy odświeżającej ubrania Samsung AirDresser Kasia Sokołowska – najpopularniejsza reżyserka pokazów mody…

KOSMICZNY TELESKOP JAMESA WEBBA

Dr hab. Maciej Mikołajewski: pokazane zdjęcia doskonale ukazują możliwości teleskopu Webba. Zdjęcia z teleskopu Webba doskonale pokazują jego możliwości. Kilka…

CZY TY TEŻ JESTEŚ METEOPATĄ?

Meteoropatia to nie wymysł hipochondryków, lecz realny problem zdrowotny.  Jeśli podczas zmian pogody czujesz się, jakbyś brnął przez grzęzawisko albo…

ATAKI PANIKI TO NIE FANABERIA

Ataki paniki to nie fanaberia; w pandemii jest ich więcej Kobieta idzie ulicą, czuje się dobrze. Nie dzieje się nic…

NIEDŹWIEDZIE W BIAŁOWIEŻY

140 lat po wyginięciu: czy niedźwiedzie powrócą do Białowieży? Niedźwiedzie brunatne wyginęły w Puszczy Białowieskiej pod koniec XIX w. Później…


Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

error

Jeżeli artykuł Ci się podoba, to prosimy udostępnij go innym. :)

zostań naszym autorem
Skip to content