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:

MIKOŁAJ KOPERNIK NA ZAMKU KRÓLEWSKIM

Wystawa z okazji 550. urodzin Mikołaja Kopernika na Zamku Królewskim. Pierwsze wydanie przełomowego dzieła Kopernika ?De revolutionibus orbium ceolestium?, cenne…

ARCHITEKTURA – Z KOSMOSU NA ZIEMIĘ

Samowystarczalna ekologiczna architektura inspirowana rozwiązaniami dla kosmosu. Technologie tworzone pierwotnie do użytku w kosmosie nie raz znajdowały zastosowanie na Ziemi.…

TOYOTA YARIS CROSS

Yaris Cross kolejnym hitem Toyoty w Polsce. Rewelacyjne wyniki przedsprzedaży. 1 października Yaris Cross zadebiutuje w polskich salonach dilerskich podczas…

NOWA GENERACJA WODOROWEJ TOYOTY

Pierwszy samochód elektryczny Toyoty oczyszczający powietrze. Nowa generacja wodorowego sedana Mirai Toyota prezentuje drugą generację przełomowego sedana Mirai, bezemisyjnego samochodu…

ANDROPAUZA

Andropauza: czy taki diabeł straszny, jak go malują? Andropauza: często ignorowana, mniej gwałtowna niż kobieca menopauza, ale równie ważna i…

ADAPTACJA CZY WYMIERANIE

Co zmiany klimatu i użytkowanie gruntów oznaczają dla różnorodności biologicznej. Wymieranie gatunków następuje dziś od dziesięciu do stu razy szybciej…

TRĄDZIK U DOROSŁYCH

Trądzik – nie tylko młodzieńcza przypadłość Masz trądzik? Unikaj słońca! O tym, że dorośli też zmagają się z trądzikiem ?…

STULECIE ODKRYCIA GROBOWCA  TUTANCHAMONA

Sto lat temu odkryto grobowiec Tutanchamona. Biżuteria, szkatułki, złota maska czy wyposażenie pałacu w postaci skrzyń, siedzisk, podnóżków – to…

KOŃ I CZŁOWIEK W  DEPRESJI

Koń towarzyszem w procesie leczenia depresji. Poziom oksytocyny w organizmie człowieka można podnieść poprzez regularne przebywanie w towarzystwie konia i…

ŻYWNOŚĆ EKOLOGICZNA

Żywność ekologiczna ? czyli jaka? Moda na żywność spod znaku ?bio?, ?organic?, ?eko? zatacza coraz szersze kręgi. Kiedyś była ona…

POWIKŁANIA ZAKRZEPOWO-ZATOROWE

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

DEPRESJA WIEKU PODESZŁEGO

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

HUION – INSPIROY GIANO G930L

Huion prezentuje Inspiroy Giano G930L: niesamowicie funkcjonalny tablet piórkowy z modułem Bluetooth. Huion, jeden z największych na świecie producentów urządzeń…

PANDEMIA A ALKOHOL

Pandemia. Czy w Polsce zmienił się model picia? Stres jest uważany za jeden z najsilniejszych wyzwalaczy picia alkoholu. Poniekąd alkohol…

OPEL ASTRA GSE I GRANDLAND

Nowy Opel Astra GSe i Opel Grandland GSe: już wkrótce rozpocznie się przyjmowanie zamówień na polskim rynku. Mocne, dynamiczne i…

SMARTFON JAKO PREZENT DLA DZIECKA

Świąteczny prezent dla dziecka? Raczej nie smartfon. Zbliżają się święta – czas zakupu prezentów dla dzieci. Pomysł, żeby pod choinką…

DZIECKO A ŚMIERĆ BLISKIEJ OSOBY

Jak rozmawiać z dziećmi o chorobie, izolacji i śmierci dziadków? Choroby i śmierć osób bliskich towarzyszą naszym rodzinom od zawsze.…

Ćwiczenie nr 7

WSTAWANIE – SIADANIE Pozycja do wykonania ćwiczenia: siedząco-stojąca.Ilość powtórzeń: 5.Do wykonania ćwiczenia potrzebujesz: krzesło. Pozycja wyjściowa: Ćwiczenie: Obejrzyj wideo z…

WILK JESZCZE POD OCHRONĄ

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

BUŁGARIA ZAPRASZA

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

NOWA KIA XCEED

Odświeżony wygląd, najnowsza technologia i nowa wersja wykończenia GT-Line. Jak dotychczas, Kia sprzedała w Europie ponad 120.000 egzemplarzy XCeeda ?…

DEKAMERON – KURCZĘTA

DZIEŃ PIERWSZY Opowieść V Pisownia oryginalna z 1930 roku Markiza z Monferratu nagania króla francuskiego za jego bezrozumną miłość, częstując…

KIEDY DO PSYCHIATRY, A KIEDY DO PSYCHOLOGA

Bezsenność, niemożność odczuwania radości, poprawianie nastroju za pomocą używek, ataki paniki, nadmierna podejrzliwość, apatia, wybuchy gniewu i złości, problemy z…

H&M ORAZ NETFLIX

Serial Sex Education Netflixa jest na szczycie listy oglądalności od czasu swojej premiery. Teraz, gdy wkrótce pojawi się trzeci sezon,…

PROKRASTYNACJA TO CZY ZWYKŁE ODWLEKANIE

Prokrastynacja: Mechanizmy, konsekwencje i strategie przeciwdziałania. Prokrastynacja, czyli patologiczne zwlekanie, odkładanie na później, to zjawisko, które dotyka wielu ludzi, niezależnie…

NIEŚMIAŁE DZIECKO

Jak pomóc nieśmiałemu dziecku Etykieta przypisująca dziecku jakieś cechy może działać jak samospełniająca się przepowiednia. Tak jest też z nieśmiałością…

POLSKIE NIETOPERZE

Nie wplątują się we włosy; nie piją krwi; polskie gatunki nietoperzy są owadożerne Nietoperze nie wplątują się we włosy. Polskie…

PRZEMOC WOBEC SENIORA

Przemoc wobec osób starszych. Najczęściej ze strony opiekuna W 2015 roku 43 proc. ankietowanych Polaków przyznało, że zna przypadek stosowania…

CUKRZYCA ? EPIDEMIA XXI WIEKU

Cukrzyca to pierwsza niezakaźna choroba, która została uznana przez ONZ za epidemię XXI wieku. Eksperci Instytutu Żywności i Żywienia są zgodni:…

MISTRZ

?Mistrz? o legendarnym pięściarzu z KL Auschwitz Tadeuszu Pietrzykowskim. Już 27 sierpnia do kin trafi jeden z najbardziej oczekiwanych filmów…

Ćwiczenie nr 1

ROSNĘ – OPADAM Pozycja do wykonania ćwiczenia: siedzącaIlość powtórzeń: 10Do wykonania ćwiczenia potrzebujesz: stabilne miejsce do siedzenia np. krzesło, kanapa,…

DEKAMERON – ZNALEZIONE DZIECI

DZIEŃ DRUGI Opowieść VI Pisownia oryginalna z 1930 roku Panią Beritolę odnaleziono wraz z łanią na wyspie. Straciwszy dwóch swoich…

OSTATNI TAKI LAS

Ostatni taki las. Zielona Wstęga Gór Skandynawskich Szwecja to jeden z najbardziej lesistych krajów Europy. Ale dopiero niedawno potwierdzono tam…


[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