Nabité částice jsou v urychlovači jednou nebo opakovaně urychleny rozdílem potenciálů elektrického pole. Urychlovače slouží k výzkumu elementárních částic, ale i v technické praxi.

Nabité částice jsou v urychlovači jednou nebo opakovaně urychleny rozdílem potenciálů elektrického pole. Urychlovače slouží k výzkumu elementárních částic, ale i v technické praxi. | zdroj: asgardia.space


Největší urychlovač částic na světě možná našel důkaz, proč vesmír existuje

TÉMATA: vesmír | hmota | antihmota | částice | fyzika | urychlovač částic

user-avatar

Yvonne K.

18. 12. 2019 | 19:00

Ve Velkém hadronovém urychlovači fyzici poprvé pozorovali rozdíly v rozkladu částic a antičástic obsahujících základní stavební blok hmoty, který se nazývá půvabný kvark. Tento objev by mohl pomoci vysvětlit záhadu, proč vůbec existuje hmota. Podle vědců jde o historický milník.

Každá částice hmoty má antičástici, která má stejnou hmotnost, ale opačný elektrický náboj. Když se setkají hmota a antihmota, navzájem se obě zničí (anihilují). A to představuje pro vědce problém. Velký třesk měl totiž vytvořit stejné množství hmoty a antihmoty, a všechny tyto částice se tak měly rychle zničit a nezanechat nic jiného než čistou energii. Přesto hmotný vesmír existuje. Jak je to možné?

Vědci se domnívají, že těsně po Velkém třesku došlo k narušení symetrie, a hmoty bylo více. Antihmota s hmotou vyjma „opačných znamének“ není identická. Ve skutečnosti se antihmota v mnoha případech chová od hmoty odlišně. Například při anihilaci je mezi potomky reakcí vždy o něco více hmoty než antihmoty.

Kvarky jsou podle standardního modelu částicové fyziky elementární částice, ze kterých se skládají hadrony (tedy například protony a neutrony). Rozdělují se na šest tzv. vůní, nazývaných dolů, nahoru, podivný, půvabný, spodní a svrchní. 

Už v roce 1964 vědci poprvé v realitě pozorovali narušení takzvané CPT symetrie (symetrie obrácení náboje, parity a času) u podivných kvarků. V roce 2001 totéž zaznamenali u částic obsahující spodní kvarky. Dlouho také fyzici předpokládali, že se totéž děje u půvabných kvarků, ale nikdo to nikdy neviděl.

Jeden z posledních experimentů ve Velkém hadronovém urychlovači zahrnoval kombinaci kvarků nazývaných mezony, konkrétně D0 („d-nula“) mezonu a anti-D0 mezonu. Mezon D0 je tvořen jedním půvabným kvarkem a jedním kvarkem anti-nahoru (antičástice kvarku nahoru). Mezon anti-D0 je kombinací jednoho půvabného kvarku a jednoho kvarku nahoru. Oba tyto mezony se rozkládají mnoha způsoby, ale několik procent z nich končí jako mezony nazývané kaony nebo piony. 

Vědci změřili rozdíl v míře rozpadu mezi D0 a anti-D0 mezony v rámci procesu, jenž zahrnoval nepřímá měření, aby si byli jisti, že neměří pouze rozdíl v počáteční produkci těchto dvou mezonů nebo rozdíly v tom, jak dobře jejich zařízení dokáže detekovat různé subatomické částice. Ukázalo se, že poměr rozpadu se lišil o desetinu procenta.

"To znamená, že D0 a anti-D0 se nerozkládají stejným tempem, a to je to, čemu říkáme porušení CPT symetrie," uvedl Sheldon Stone ze Syracuse University, jenž se na výzkumu podílel. Právě to podle něj dělá věci zajímavými. Rozdíly v rozpadech pravděpodobně nejsou dost velké, aby vysvětlily, co se stalo poté, co Velký třesk zanechal za sebou tolik hmoty, ale je dost velký, že vědce překvapuje.

Fyzici se spoléhají na něco, čemu se říká standardní model, jenž se dá shrnout do jedné jediné věty: Veškerá známá hmota ve vesmíru se skládá ze šesti druhů kvarků a šesti druhů leptonů a všechny jevy, které ve vesmíru pozorujeme, dovedeme vysvětlit pomocí čtyř druhů interakcí. Nyní je otázkou, zda předpovědi provedené standardním modelem mohou vysvětlit měření půvabných kvarků provedených na Velkém hadronovém urychlovači, nebo zda to bude vyžadovat nějaký druh nové fyziky, což by podle Stonea byl nejúžasnější závěr.

"Pokud by to bylo možné vysvětlit pouze novou fyzikou, tak ta by mohla obsahovat myšlenku, odkud toto narušení symetrie vlastně pochází," dodal vědec.

 

user-avatar

Yvonne K.

18. 12. 2019 | 19:00

Zavří­t reklamu