NaukaTechnologia

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:

DIOR JESIEŃ-ZIMA 2023/2024

Haute couture kształtuje swoją własną czasowość. Specyficzne tempo, które odzwierciedla procesy i doskonałość jakich wymaga sztuka krawiecka podczas swojego procesu…

SENIOR CZĘSTO NIEDOŻYWIONY

Triki na dobrą dietę dla seniora. Seniorzy mają specjalne potrzeby żywieniowe, które wynikają z procesu starzenia się, ograniczenia sprawności fizycznej,…

ŁABOWA – PIĘKNO I TRADYCJA

Łabowa – miejsce zrodzone z piękna przyrody i urzekającej tradycji Łabowa to gmina leżąca w województwie małopolskim między pasmem Jaworzyny…

MENOPAUZA A ODCHUDZANIE

Jak się odchudzać w czasie menopauzy. Menopauza sprzyja, niestety, przybieraniu na wadze oraz zmianie figury. Dobra wiadomość jest jednak taka,…

TADEK NIEJADEK

Skąd się biorą niejadki Wieczorne fochy przy kolacji? Twój maluch znowu nie chce spróbować nowej zupy? To nie dlatego, że…

MIGRACJE W XXI WIEKU

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

DEPRESJA WIEKU PODESZŁEGO

Przesuwaj kolejne strony za pomocą strzałek ? ?  znajdujących się nad i pod dokumentem. Udostępnij na FacebookuTweetZapisz…

ZA DARMO TOYOTĄ MIRAI PO PARYŻU

Darmowe przejazdy wodorową Toyotą Mirai w Paryżu Wodorowe Toyoty Mirai zapewnią transport uczestnikom festiwalu Nuit Blanche 2022 w Paryżu. 1…

DEKAMERON – DOWÓD NIEWINNOŚCI

DZIEŃ CZWARTY Opowieść VII Pisownia oryginalna z 1930 roku Simona miłuje Pasquina. W czasie przechadzki po ogrodzie Pasquino naciera sobie…

PROBLEM ZAPARĆ U DOROSŁYCH

Zaparcia u dorosłych ? jak pomóc dietą? Problemów i anomalii związanych z wypróżnieniami nie można lekceważyć, gdyż mogą być one…

SZTUCZNĄ INTELIGENCJĘ DA SIĘ OSZUKAĆ

Naklejka na znaku drogowym może wprowadzić w błąd autonomiczny samochód, a zmylony zakodowanym sygnałem asystent głosowy może zlecić przelew naszych…

LĘKLIWY PIES ZE SCHRONISKA

Wyjaśniamy, jak zadbać o bojaźliwego czworonoga. Adopcja psa ze schroniska to danie nowego życia zwierzakowi, którego przyszłość i przeszłość malowała się…

UKĄSZENIE  OWADA

Jak radzić sobie z ukąszeniami owadów i pajęczaków? Lato rozkręciło się na dobre, a wraz z nim wrócił problem gryzących…

DOKARMIANIE PTAKÓW

Dlaczego nie można dokarmiać dzikich ptaków chlebem? Zimowa pora to trudny czas zarówno dla ludzi, jak i dla dziko żyjących zwierząt.…

KARMA Z ROBAKÓW

Karma z owadów ratunkiem dla uczulonych psów. Karma z owadów może uchronić psy przed schorzeniami wynikającymi z alergii pokarmowych. Dietozależne…

DOBRE BAKTERIE NIE SĄ ZŁE

Dbajmy o dobre bakterie w jelitach Liczba bakterii w ludzkim organizmie jest 10 razy większa niż komórek budujących ciało. Po…

PRZEWLEKŁE ZMĘCZENIE

Przewlekłe zmęczenie: 10 najczęstszych przyczyn Czujesz się ciągle zmęczony lub wyczerpany? Ulgi nie przynosi ci ani sen, ani nawet dwutygodniowy…

ENDOMETRIOZA – CZYM JEST

Fakty o endometriozie Marzec to Miesiąc Świadomości Endometriozy. To doskonały czas, by przyjrzeć się bliżej tej podstępnej, bo dającej niespecyficzne…

DEKAMERON – WILK W OWCZARNI

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

DBAJ O HEMOROIDY

O hemoroidy trzeba… dbać. Hemoroidy ma każdy! Problem pojawia się, gdy się powiększą ? to przypadłość 5 proc. dorosłej populacji…

MIASTENIA

Poważna choroba, której otoczenie może nie dostrzegać. Co pomyślisz o kimś, kto rano myje okno, a po południu twierdzi, że…

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…

PROKRASTYNACJA

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

NIETRZYMANIE MOCZU A PSYCHIKA

Psychologiczne konsekwencje nietrzymania moczu. Nietrzymanie moczu to nie tylko problem medyczny, lecz także społeczny ? często bywa źródłem frustracji i…

DZIECKO UZALEŻNIONE  OD SMARTFONA

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

HYUNDAI IONIQ 6

Debiutuje Hyundai IONIQ 6 – elektryczny Streamliner z dużym zasięgiem i innowacyjnym wnętrzem. Hyundai Motor Company zaprezentował podczas premiery online model IONIQ…

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…

NOWA KOMEDIA “KOMEDIANCI DEBIUTANCI”

Najlepsza europejska komedia ?Komedianci debiutanci?. Zwiastun i data premiery kinowej Niezwykła historia grupy więźniów, którzy grają w słynnej sztuce Samuela…

KODEKS PRACY

Przesuwaj kolejne strony za pomocą strzałek ? ?  znajdujących się nad i pod dokumentem. Udostępnij na: Udostępnij na FacebookuTweetZapisz…

DIOR  CRUISE 2022

Wyprawa z Grecji do Grecji. Sesja zdjęciowa jednej z linii haute couture Monsieur Diora, wykonana w pobliżu ateńskiego Partenonu w…

ZABURZENIA UWAGI U DZIECKA

Wskazówki dla rodziców dziecka z zaburzeniami uwagi. Zespół zaburzeń uwagi (ADD) to jedna z głównych przyczyn trudności i niepowodzeń w…

SPORT BEZ BARIER

Projekt społeczny. ?Sport bez barier? to inicjatywa, która ma na celu spopularyzować i wspierać aktywność sportową osób z niepełnosprawnościami, przyczyniać…

KRĘGOSŁUP – DLACZEGO BOLI

Kręgosłup ? dlaczego boli i jak sobie pomóc Badania wskazują na genetyczne predyspozycje do kłopotów z kręgosłupem, ale pokazują też…

BASEBALLOWA AKADEMIA ORŁÓW SPORTU

Home Run dla aktywności. Baseball, choć często kojarzony z kulturą sportu Stanów Zjednoczonych, ma coraz większe grono entuzjastów także w…

ZŁOTA MISA SPRZED 3 TYS. LAT

Odkryto unikatową złotą misę sprzed 3 tys. lat, z motywem słońca. Unikatową złotą misę sprzed ponad 3 tys., zdobioną motywem…

KARDIOMIOPATIA

Serce złamane stresem. Kardiomiopatia to rzadkie zaburzenie serca, które powstaje w wyniku emocjonalnego lub fizycznego stresu, przy czym szczególnie dotyka…


[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. :)

Skip to content