Големият адронен колайдер (LHC), огромен ускорител на частици, продължава да разширява границите на науката и в последните експерименти с негово участие учените откриха нещо, което може да е първото потенциално доказателство за съществуването на субатомна квазичастица, наречена одрон, която дотогава съществуваше само на теория … Получените резултати се отнасят до адрони, семейство от елементарни частици, което включва протони и неутрони, които са съставени от кварки, "слепени заедно" с глуони.
В експериментите си с LHC учените са използвали специален режим на работа на ускорителя, при който сблъскващите се протони остават непокътнати, вместо да бъдат унищожени, генерирайки цели потоци от вторични частици. По-рано, при провеждането на подобни експерименти, беше забелязано, че при подобни сблъсъци протоните не просто отлитат един от друг, те успяват много бързо да обменят няколко глюона. В този случай броят на "обменните" глюони винаги е бил дори преди.
В крайна сметка учените не откриха самия одрон, но изследователите наблюдават определени ефекти, които могат да показват неговото присъствие. Физиците са използвали протони, които имат високи енергии, което им позволява да получат по-точни измервания. И в резултатите от тези измервания бяха открити случаи на обмен между протони с нечетен брой глюони, което изобщо не се вписва във всички съществуващи модели на такива процеси. Изследователите смятат, че именно одеронът, квазичастица, състояща се в този случай от три, пет, седем или повече нечетни числа глюони, е отговорен за това несъответствие, което се образува за кратко в момента на сблъсъка на протони.
„Получените резултати не нарушават съществуващия Стандартен модел на физиката на частиците. В този модел има редица „тъмни петна“и нашата работа ни позволи да „осветим“само една от тези области и да добавим още една нова подробност към нея “, казва физикът на елементарните частици и субелементат Тимоти Рабен от университета в Канзас.
За търсенията бяха използвани високочувствителните сензори от експеримента TOTEM, инсталирани в четири ключови точки в тунела на сблъсъка, където протонните лъчи се „пресичат“и милиарди сблъсъци се случват всяка секунда.
„Едно от възможните обяснения защо протоните могат да се сблъскат без разрушаване е одрон, но на практика учените никога не са го наблюдавали. Това може да е първият път, когато е получено реално доказателство за съществуването на тези квазичастици “, коментира Симона Джани, говорител на група физици, работещи с експеримента TOTEM, който е част от обичайното търсене на квазичастици.
Доста е трудно за неспециалист да разбере това, така че учените обясняват това, като използват примера на автомобилен транспортер, превозващ автомобили в ремарке.
„Представете си, че протоните са два големи камиона, превозващи коли. Те често се виждат на пътя “, обяснява Рабен.
Промоционално видео:
„Сега си представете, че тези два камиона се сблъскват един с друг, но след инцидента камионите остават непокътнати, но колите, които са транспортирали, ще се разпръснат в различни посоки. И в същото време във въздуха буквално се образуват нови коли. Енергията преминава в материално състояние."
„Физиците ловуват теоретични идеи през последните няколко десетилетия, започвайки през 70-те години. Обаче технологичните възможности от онова време просто не предоставиха доказателства за съществуването на Оддероните “, добавя Рабен.
Повече от 100 учени от осем страни са участвали в експериментите за намиране на одерони. Милиарди протонни двойки се ускоряват вътре в LHC всяка секунда. Благодарение на модернизацията на адронния ускорител през 2015 г., пиковото енергийно ниво на ускорените протони беше 13 TeV.
Въпреки че изследователите не са успели да наблюдават пряко одрон, те са били свидетели на неговите ефекти и се надяват да получат по-прозрачни резултати в бъдеще. Учените вярват, че следващата модернизация на LHC ще позволи да бъдат получени, което ще позволи ускоряващите се частици до още по-високи енергийни показатели.
„Очакваме страхотни резултати през следващите няколко години“, коментира Кристоф Ройън от Университета в Канзас.
Резултатите от настоящата работа са публикувани на уебсайта ArXiv.org и в момента очакват оценка от други експерти.
Николай Хижняк