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:

H&M HOME: RĘKODZIEŁO

Z miłości do rzemiosła. Udekoruj swój dom pięknymi detalami, wykonanymi ręcznie z naturalnych materiałów, takich jak len, drewno akacjowe, terakota,…

DOSTAŁEŚ PREZENT – ZAPŁAĆ!

Zasady opodatkowania prezentów świątecznych. Pracodawcy wręczający świąteczne prezenty pracownikom muszą brać pod uwagę ewentualne skutki podatkowe. Jak wyjaśniają rozmówcy serwisu…

KONKURS MIĘDZYNARODOWY 38.WFF

Konkurs Międzynarodowy 38. Warszawskiego Festiwalu Filmowego. W tegorocznym Konkursie Międzynarodowym podczas Warszawskiego Festiwalu Filmowego zobaczyć będzie można 15 filmów, w…

INFEKCJE INTYMNE

Nie lekceważ infekcji intymnych! Takie infekcje są zazwyczaj bardzo uciążliwe: powodują olbrzymi dyskomfort, wpływają na nasze życie intymne, nierzadko są…

TRANSMISJE MECZÓW ZA DARMO NA  FIFA+

FIFA uruchamia platformę FIFA+, aby dać bezpłatną rozrywkę kibicom piłki nożnej na całym świecie. Platforma FIFA+ daje dostęp do transmisji…

TRAKTUJESZ PSA JAK CZŁOWIEKA?

Humanizacja psów – kiedy posuwamy się za daleko? Chcemy dla swoich psów wszystkiego, co najlepsze. Zapędzamy się jednak za daleko, a…

OCZY PRZED EKRANEM

Oczy przed ekranem – jak im ulżyć Wysokoenergetyczne niebieskie światło, zbyt rzadkie mruganie, długotrwałe skupianie wzroku na szczegółach w małych…

SENIOR I PRZYRODA

Przebywanie w naturze może pomóc w poprawie samopoczucia psychicznego seniorów. Przebywanie w naturze może korzystnie wpływać na zdrowie psychiczne osób…

RANDKI – ZMIANY ZASAD

Zmiany społeczne w randkowaniu – tylko dla jednej na pięć kobiet istotna jest szarmanckość. – Zaledwie 1/5 kobiet wysoko ceni…

LICZI CZYLI ŚLIWKA CHIŃSKA

Liczi, zwane także śliwką chińską lub bliźniarką smaczną, to owoc z rodzaju Litchi chinensis Sonn. Liczi pochodzi z Chin, gdzie…

INNOWACYJNA SZAFA ODŚWIEŻAJĄCA UBRANIA

Samsung wprowadził na polski rynek innowacyjną szafę odświeżającą ubrania AirDresser Innowacja, wychodzenie naprzeciw potrzebom użytkowników i doskonały design od zawsze…

JAK DBAĆ O WĄTROBĘ

Nie tylko unikanie alkoholu. Dowiedz się, jak dbać o wątrobę To nie reklamowane oczyszczające kuracje usuwają toksyny z organizmu. To…

ŚPIEW TO ZDROWIE

Wyśpiewaj sobie zdrowie! Poprawia nastrój, zmniejsza poczucie osamotnienia, może nawet usprawniać pamięć i zdolności poznawcze. Działa szczególnie dobrze, gdy dzieli…

LAMPART ARABSKI – BORN TO BE WILD

Urodzony, by być dzikim: odważna wizja przyszłości lamparta arabskiego. Liczba lampartów arabskich od dawna spada i uważa się, że obecnie…

DLACZEGO SIĘ OSZUKUJEMY

Iluzje i rzeczywistość: dlaczego czasem sami się oszukujemy? Nieświadomie stosowane mechanizmy obronne powodują, że ludzie nie widzą oczywistych prawd. W…

FLUOR  SZKODZI?

Fluor: fakty i mity. Ofiarą nieprawdziwych teorii na temat rzekomej szkodliwości padły naukowo potwierdzone metody zapobiegania próchnicy. Nie daj się…

TIRY NA TORY

Wagon do przewozu ciężarówek trafi do produkcji Polska firma nabyła licencję od Wojskowej Akademii Technicznej i wyprodukuje obrotowy wagon do…

SZTUCZNA TRZUSTKA JUŻ GOTOWA

Bioniczna trzustka: to już nie fikcja! Bioniczna trzustka czeka na rozpoczęcie badań klinicznych. To nadzieja dla wielu chorych z przewlekłym…

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…

OGRÓDKI DZIAŁKOWE W CHICAGO

Naukowcy na tropie ogródków działkowych w Chicago. W całym Chicago istnieje 4 648 działek uprawnych o łącznym areale 264 181…

POWIKŁANIA ZAKRZEPOWO-ZATOROWE

Powikłania zakrzepowo-zatorowe mogą dotyczyć pacjentów w każdym wieku. To problem często marginalizowany i odsuwany na boczny tor, który potrzebuje nagłośnienia…

KOSMETYKI FENTY SKIN W GLOBALNEJ SIECI

Wprowadzenie produktów Fenty Skin do globalnej sieci sprzedaży detalicznej „Chcę mieć pewność, że wszyscy mają dostęp do unikalnych produktów do…

Ćwiczenie nr 4

MARSZ NA SIEDZĄCO Pozycja do wykonania ćwiczenia: siedząca.Ilość powtórzeń: 20.Do wykonania ćwiczenia potrzebujesz: stabilne miejsce do siedzenia np. krzesło, kanapa,…

OTYŁOŚĆ TO CHOROBA

Aż 80 proc. Polaków z otyłością nie uważa jej za chorobę, ale za defekt kosmetyczny. Aż 80 proc. Polaków z…

DEKAMERON – DJABEŁ I PIEKŁO

DZIEŃ TRZECI Opowieść X Pisownia oryginalna z 1930 roku Alibech staje się pustelnicą. Mnich Rustico poucza ją, jak należy djabła…

SWOBODNY KWARK POWABNY

ALICE wykazuje, że swobodny kwark powabny ma masę. Masz problem, żeby dowiedzieć się, ile tak naprawdę ważysz, bo waga w…

DEKAMERON – WILK W OWCZARNI

DZIEŃ TRZECI Opowieść I Pisownia oryginalna z 1930 roku Masseto z Lamporecchio, udając niemowę, godzi się na służbę do pewnego…

BUŁGARIA ZAPRASZA

Bułgaria: historia starożytna przyprawiona pysznymi inspiracjami Bułgaria słynie nie tylko z pięknych plaż i nadmorskich kurortów. To niezwykle gościnny, pełen…

MIGRACJE W XXI WIEKU

Katastrofy klimatyczne wywołują już ponad trzykrotnie więcej przesiedleń niż konflikty. Od 2008 r. ponad 318 mln ludzi na całym świecie…

PRZEKSZTAŁCANIE FILMU NA KOMIKS

Autorzy technologii zamiany filmu na komiks współtworzą awatary dla metaverse. Polska technologia pozwalająca na automatycznie przeniesienie ujęć filmowych na kartki…

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…

ZAKRZEPICA – CO WARTO O NIEJ WIEDZIEĆ

Zakrzepica to bardzo częsty problem. Lepiej sporo o niej wiedzieć. Rocznie rozpoznaje się w Polsce kilkadziesiąt tysięcy nowych przypadków zakrzepicy,…

WILK JESZCZE POD OCHRONĄ

Ochrona wilka – skuteczna, czyli jaka? Naukowcy mają głos. Trwająca od 23 lat ścisła ochrona pozwoliła odbudować populację wilka w…

ELEKTRYCZNY OSOBISTY OCZYSZCZACZ POWIETRZA

Wyjątkowy osobisty oczyszczacz powietrza LG PuriCare™. Firma LG wprowadziła na rynek osobisty oczyszczacz powietrza LG PuriCare™. To rewolucyjne rozwiązanie budzi…

AUTONOMICZNY DRIFT

Autonomiczny samochód o umiejętnościach kierowcy driftowego – nowy projekt Toyota Research Institute i Uniwersytetu Stanforda Naukowcy Toyoty oraz Uniwersytetu Stanforda…

WIELKA WARSZAWSKA 2022

Wielka Warszawska 2022 bije rekordy we frekwencji i w puli nagród. Najszybsze konie, stylowe kreacje, prestiż i wielkie pieniądze: ponad…

ARONIA – KOLEJNY SUPEROWOC

Tych dobroczynnych substancji aronia ma najwięcej spośród wszystkich owoców… Cudze chwalicie, swego nie znacie! Warto wiedzieć, że pod względem zawartości…

NORMALNIE ŻYĆ ZE STOMIĄ

Stomia – normalnie żyć Stomia nie stanowi przeszkody w prowadzeniu normalnego życia czy nawet intensywnego uprawiania sportu. Dobrze też wiedzieć,…

ŚWINIE LUBIĄ LUDZI

Świnie lubią ludzi podobnie jak psy, ale problemy rozwiązują same Świnie także lubią kontakt z ludźmi. Jednak eksperymenty wykazały, że…

SAMSUNG MICROLED

Telewizor Samsung MicroLED debiutuje na rynku Samsung zaprezentował telewizor MicroLED o przekątnej 110”. Nowy model wykorzystuje technologię samoemisyjnej diody LED,…


[CP_CALCULATED_FIELDS id=”7″]

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

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