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:

PRZEWLEKŁY STAN ZAPALNY

Cichy i podstępny złodziej naszego zdrowia Większości z nas stan zapalny kojarzy się głównie z ostrym, lecz przejściowym i najczęściej…

K-POP STARS FESTIVAL

Warszawa środkowoeuropejską stolicą K-POP. W dniach 7-9 lipca 2023 w Warszawie odbędzie się pierwsza edycja jednego z największych w skali…

WYPALENIE RODZICIELSKIE

Psycholog: rodzice doświadczają wypalenia wskutek stresu związanego z wychowywaniem dzieci. Około 8 proc. rodziców w Polsce doświadcza wypalenia rodzicielskiego, a…

WYSPA WIELKANOCNA A TECHNOLOGIA 3D

Technologia 3D pomaga w badaniach pisma z Wyspy Wielkanocnej. Powstał trójwymiarowy model unikatowej tabliczki, pokrytej tajemniczym pismem z Wyspy Wielkanocnej.…

LECZENIE OTYŁOŚCI

Otyłość bardzo trudno wyleczyć samą tylko dietą i ruchem. Jeśli już rozwinie się zaawansowana choroba otyłościowa, samymi dietą i ruchem…

DLACZEGO SIĘ KŁÓCIMY

Kłótnie w związku: zwykle świadczą o tym, co bardzo ważne i niedostrzeżone Kłótnie nie zawsze są złe. Często oznaczają, że…

WYPALENIE U OPIEKUNÓW OSÓB STARSZYCH

Opiekunowie rodzinni osób starszych – zagrożeni wypaleniem i depresją Opieka nad bliską osobą starszą w wielu przypadkach wymaga reorganizacji własnego…

NA POMOC WODOROWE OGNIWA PALIWOWE

Bosch i Weichai Power zwiększają do 50 procent sprawność silników Diesla do ciężarówek Weichai Elektromobilność nabiera coraz większego znaczenia. Jest…

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…

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…

DYSLEKCJA ROZWOJOWA

Jej objawy pojawiają się już w przedszkolu! U dziecka z trudnościami w czytaniu i pisaniu, które nie otrzyma odpowiedniego wsparcia,…

Ćwiczenie nr 2

ZACISKANIE I OTWIERANIE DŁONI Pozycja do wykonania ćwiczenia: siedzącaIlość powtórzeń: 10Do wykonania ćwiczenia potrzebujesz: stabilne miejsce do siedzenia np. krzesło,…

KLESZCZOWE ZAPALENIE MÓZGU

Kleszczowe zapalenie mózgu ? fakty, które warto znać. Wraz z nowym sezonem na kleszcze wielu z nas zetknęło się już…

KIA SPORTAGE PIĄTEJ GENERACJI

Europejską wersję bestsellerowej Kia Sportage zaprojektowano tak, aby ustanowiła nowe standardy w segmencie SUV-ów w Europie. Najpopularniejszy model marki Kia…

ROBOT IMITUJĄCY NOWORODKA

Robot imitujący noworodka na wystawie w Centrum Nauki Kopernik. Centrum Nauki Kopernik zademonstrowało robota o nazwie Babyclon. Imituje on niektóre…

HISTORIA MODY – HAUTE COUTURE

Co to takiego haute couture? Każdy, kto choć trochę interesuje się modą, spotkał się z pojęciem haute couture i pret-a-porter.…

OD BOTOKSU GŁOWA NIE BOLI

Botoks dobry w leczeniu migreny? To FAKT! Ostrzykiwanie określonych miejsc na czaszce toksyną botulinową od kilku lat jest z powodzeniem…

GENOM LUDZKI W 100% ROZPRACOWANY

Dr hab Tomasz Wojdacz: w przyszłości będziemy chodzić do lekarza z paszportem genomowym. Zsekwencjonowanie pełnego genomu człowieka to przełom technologiczny…

KAMPANIA SINSAY SS22

Wiosenna energia w kampanii SINSAY SS22. NAJNOWSZA KAMPANIA SINSAY SS22 STANOWI ŚWIETNE WPROWADZENIE W ŚWIAT WIOSENNYCH TRENDÓW. PROPOZYCJE DLA KOBIET, MĘŻCZYZN,…

WĄŻ W BUDCE LĘGOWEJ

Zaskroniec zamieszkał w budce lęgowej dla ptaków. Leśnicy z nadleśnictwa Wichrowo (woj. warmińsko-mazurskie) znaleźli zaskrońca, który zamieszkał w budce lęgowej…

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…

SENIORZY NA RYNKU PRACY

MFIPR: Seniorzy aktywni na rynku pracy (komunikat) Ministerstwo Funduszy i Polityki Regionalnej informuje: Wydłużenie aktywności zawodowej pracowników w wieku przedemerytalnym…

POSTAWA MA ZNACZENIE – WYPROSTUJ SIĘ

Jak postawa ciała wpływa na mózg. Wyprostowanej sylwetce sporo można zawdzięczać ? na przykład pewność siebie, a także zmniejszenie dolegliwości…

MOHITO – ROMANTYCZNA PODRÓŻ

ROMANTIC JOURNEY – SPRING / SUMMER 2023. Wiosna to czas ważnych uroczystości, rodzinnych spotkań i imprez z najbliższymi. Z tej okazji MOHITO przedstawia…

EGIPT – ZNALEZIONO SKULONE ZWŁOKI

Elitarny grób sprzed 1,5 tys. lat odkryli archeolodzy w Berenike. Siedem skulonych szkieletów, położonych w kilku warstwach, znajdowało się w…

ATAK PANIKI

Ataki paniki to nie fanaberia. Kobieta idzie ulicą, czuje się dobrze. Nie dzieje się nic szczególnego, mija ludzi, samochody… Nagle…

SEKS PO MENOPAUZIE

Menopauza a życie seksualne. Może być lepiej. Tak, to prawda, że menopauza zmienia kobiece ciało. Ale nieprawdą jest, że ucierpieć…

BABCIOM ZAWDZIĘCZAMY DŁUŻSZE ŻYCIE

Dzięki babciom ludzie żyją dłużej Średnia długość życia człowieka zaczęła stopniowo, w trakcie ewolucji naszego gatunku, wydłużać się. A stało…

RESERVED  JESIEŃ 2021

Kolekcja inspirowana “sportowymi” endorfinami ? RESERVED ATHLEISURE NA JESIEŃ 2021. Trend athleisure wznosi się na nowy poziom. To już nie…

DEKAMERON – GIOVANNI BOCCACCIO

PROLOG Pisownia oryginalna z 1930 roku ?Zaczyna się pierwszy dzień Dekameronu, w którym po wyjaśnieniach autora, dla jakiej przyczyny osoby,…

ZDROWE JELITA

Nie tylko dieta. Jak zadbać o zdrowie jelit Trawią i wchłaniają pokarm, zatem oczywiste jest, że dla ich zdrowia istotna…

DYSORTOGRAFIA TO NIE DYSLEKSJA

Badania pracy mózgu: dysortografia to nie jest lżejsza forma dysleksji. Dysortografia wcale nie jest – jak może się niektórym wydawać…

W KLESZCZACH KLESZCZA

Kleszcze ? wszystko co musisz o nich wiedzieć W maju zaczyna się szczytowy okres aktywności kleszczy. Warto więc zweryfikować swoją…

ARONIA – KOLEJNY SUPEROWOC

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

KORALOWCE – BUDOWNICZOWIE RAF

Koralowce, budowniczowie raf, są sprytniejsze niż sądzono Koralowce to organizmy bardziej złożone, niż sądzili niektórzy badacze. Zwierzęta te potrafią regulować…

ŚMIERĆ ŁÓŻECZKOWA

Jak zmniejszyć ryzyko śmierci łóżeczkowej? Wizja, że zdrowe niemowlę nie obudzi się ze snu to jeden z najgorszych koszmarów. Na…

MOTOSKANDYNAWIA CZĘŚĆ  3

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

RADZENIE SOBIE Z EMOCJAMI DZIECKA

Jak radzić sobie z emocjami dzieci, żeby wyrosły na szczęśliwych dorosłych Wielu rodziców cieszy się z tego, że ma spokojne,…


[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