Naučnici u Velikom Hadronskom sudaraču čestica u Švajcarskoj otkrili su uzbudljivu novu česticu – odnosno, uzbudljivu kombinaciju čestica koja neće imati sasvim isti uticaj koji je imao Higgs Boson (onaj koji zovu Božjom česticom) pre pet godina. Ali ljudi i o ovom govore, a mnogi misle o kontroverznom skupu rezultata iz starijih eksperimenata.

Čestica o kojoj govorimo je raspored tri kvarka koji se nazivaju Ξcc ++ ili “doubly charged, doubly charmed xi particle” na engleskom jeziku, otkrivena od LHCb detektora s LHC. Možda se sjećate da se jezgro atoma sastoji se od protona i neutrona. Protoni imaju dva gornja kvarka i jedan donji kvark i jednu jedinicu pozitivnog električnog naboja. Neutroni imaju jedan gornji kvark i dva teška kvara, a njihov naboj je nula. Nova xi čestica se sastoji od gornjeg kvarka i dva veoma teška kvarka, nazvana šarm kvarkovima, a njegov naboj je jednak dva.

“Proizvodimo šarm kvarkove u parovima, ali imati dva čarobna ili šarm kvarka u istoj čestici je veoma rijetka pojava”, rekao je za časopis Gizmodo fizičar Patrik Koppenburg iz Nikhefa, holandskog Nacionalnog instituta za subatomsku fiziku. Čarobni kvark čini jedan od šest mogućih kvarkova, uključujući gore, dole, šarm, čudno, na vrhu (gornji) i dno (donji) ili na engleskom up, down, charm, strange, top i bottom. Najteži je šarm, dno [takođe nazvani lepota] i vrh [takođe nazvani istina], ali vrh je verovatno previše težak da se uklopi sa drugim kvarkovima, rekao je. Drugi kvarkovi teoretski bi trebalo da se rasporede u grupe od dva, tri, četiri ili pet, ili čak u neku vrstu kvarkove tečnosti ako stvari postanu dovoljno vrele.

Međutim, “većina ovih čestica” sa tri ili više kvarkova “koja sadrže dva teška kvarka, šarm ili lepotu još nisu pronađena”, rekao je Koppenburg. “Ovo je prvi u određenom smislu.”

U izvesnom smislu, rekao je Koppenburg, jer postoji sporni rezultat još od 2002. godine, kada je saradnja SELEX-a na Fermilabu u Illinoisu objavila da su pronašli povezanu česticu pod nazivom Ξcc +, pojedinačno napunjena, dvostruko šarmantna xi čestica (to je jedan plus znak umjesto dva). Ta čestica takođe ima dva šarena kvarka, ali ima donji kvark, a ne gornji kvark kao novi Xi iz LHCb. Jedan znak plus-xi takođe ima jedan elementarni naboj, kao proton.

Koppenburg je rekao da nekoliko drugih eksperimenata nije uspelo da reprodukuje SELEX-ovu česticu. A ova nova čestica još više sumnja u otkriće SELEX-a. “Ova”, nova čestica LHCb, “je imala masu koja je tako različita od mase iz SELEX-a što čini njihovu masu malo verovatnom”, rekao je Koppenburg. Nova xi čestica teži oko 3600 MeV, ili četiri puta veća od mase protona. SELEX-ova slična, ali različita xi čestica teži oko 100 MeV manje, uprkos tome što se u sastavu razlikuje samo po veoma kaim donjim ili gornjim kvarkovima.

Ali novi CERN – ov naučni članak, koji će biti objavljen u narednom izdanju časopisa “Physical Review Letters”, ističe da su dosadašnji pokušaji rekonstrukcije xi čestice SELEX-a bili različiti tipovi eksperimenata od SELEX-a, tako da ti “nulti rezultati ne isključuju prvobitne opservacije”.

Džejms Russ, profesora fizike u Carnegie Mellon i jedan od predstavnika SELEX-a, kaže da su dvije čestice u pitanju različite i da su rezultati SELEX-a bili vrlo čisti. On stoji iz posmatrane čestice njegovog eksperimenta, ali je primetio da su rezultati LHCb svakako važni. “Imajući u vidu novu opservaciju, u određenom pravcu će se potaknuti teorija”, rekao je on, “pa je ovo definitivno važno posmatranje”.

Kada je Russ završio pregledavanje LHCb papira, rekao je Gizmodu: “Zapažanje LHCb je vrlo solidno.” Što se tiče trećih, lakših kvarkova koji su izazivali ovako veliku razliku u masi, on nije vjerovatno povezan sa razlikama koje proizilaze iz svojstava kvarkova. “Izgleda da su oba eksperimenta ispravno uradila analizu”, rekao je. “Ako su obje čestice stvarno tu, postoji teorijsko pitanje o tome kako se dva sistema šarm-čestica mogu ponašati tako različito.”

Nijedna od ovih stvari nije laka. Naučnici traže neverovatno čudne čestice koje postoje za manje od picosekunde, ili trilioniti dio sekunde. Ali pošto se kreću skoro brzinom svetlosti, one i dalje putuju nekoliko milimetara pre raspada u čestice otkrivene tragovima koje se pojavljuju u LHCb eksperimentu. Specifične čestice mogu pokrenuti okidač, omogućavajući eksperimentu da čuva podatke o događaju kako bi ih kasnije analizirali. Rekonstrukcija specifičnih tragova koje su ostavile čestice omogućavaju istraživačima da utvrde da li su otkrili xi čestice.

I ta čestica mora se pojaviti kao signal iza sve pozadinske buke koje uzrokuje druga fizika i druge čestice koje prolaze kroz detektor. U ovom slučaju, naučnici su videli “12 sigma” pouzdanost, što znači da je neverovatno verovatno da su njihova zapažanja nasumična buka koja je upravo izgledala kao nova čestica xi.

Bez obzira na ranije rezultate ranije, naučnici LHCb ističu da će ova nova čestica omogućiti bolje razumevanje fizike čestica uopšte i pomoći da se nastave rafinirati  teorije o tome šta kvarkovi rade kada se drže zajedno. “Shvatamo da u prirodi postoje komplikovanije strukture nego što smo to ranije mislili “, izjavio je za Gizmodo Sheldon Stone, fizičar fizike u Sirakuzi. Ova nova čestica xi ne može stvarno da postoji na Zemlji, osim u eksperimentima, ali verovatno je postojala odmah nakon Velikog praska kada su stvari bile mnogo vrelije i blisko povezane. Razumevanje načina na koji bi se kvarkovi mogli organizirati možda će pružili dodatni uvid u fiziku te prvobitne ere. I dok je opovrgavanje teorije uzbudljivo, čini se da ovaj novi Xi ima masu koju su teoretičare očekivali, rekao je Stone. “Ovaj put smo teoretičarke i teoretičare učinili srećnim. “[CERN]

Izvor: http://gizmodo.com/new-particle-discovery-reignites-decade-old-physics-con-1796684425

Advertisements