Lielais hadronu paātrinātājs (LHC), milzīgs daļiņu paātrinātājs, turpina virzīt zinātnes robežas, un nesenajos eksperimentos ar tā līdzdalību zinātnieki ir atklājuši kaut ko tādu, kas varētu būt pirmais potenciāls pierādījums subatomiskās kvazdaļiņas, sauktas par odderonu, esamībai, kas līdz tam pastāvēja tikai teorētiski. … Iegūtie rezultāti attiecas uz hadroniem - elementāru daļiņu saimi, kurā ietilpst protoni un neitroni, kas sastāv no kvarkiem, kas "salīmēti kopā" ar gluoniem.
Eksperimentos ar LHC zinātnieki izmantoja īpašu akseleratora darbības režīmu, kurā sadursmes protoni paliek neskarti, nevis tiek iznīcināti, radot veselas sekundāro daļiņu dušas. Iepriekš līdzīgu eksperimentu laikā tika pamanīts, ka šādās sadursmēs protoni ne tikai aizlido viens no otra, bet viņiem ļoti ātri izdodas apmainīt vairākus gluonus. Šajā gadījumā "apmaiņas" gluonu skaits vienmēr bija pat agrāk.
Galu galā zinātnieki neatrada pašu odderonu, bet pētnieki novēroja noteiktus efektus, kas varētu liecināt par tā klātbūtni. Fiziķi izmantoja protonus, kuriem ir augsta enerģija, kas ļāva iegūt lielāku precizitāti mērījumos. Un šo mērījumu rezultātos tika atrasti protonu apmaiņas gadījumi ar nepāra skaitu gluonu, kas nepavisam neiederas visos esošajos šādu procesu modeļos. Pētnieki uzskata, ka tieši odderons - kvazdaļiņa, kas šajā gadījumā sastāv no trim, pieciem, septiņiem vai vairāk nepāra skaitļiem gluonu, ir atbildīga par šo neatbilstību, kas protonu sadursmes brīdī veidojas uz īsu brīdi.
“Iegūtie rezultāti nepārkāpj esošo daļiņu fizikas standarta modeli. Šajā modelī ir vairāki “tumši plankumi”, un mūsu darbs ļāva mums “izgaismot” tikai vienu no šiem apgabaliem un pievienot tam vēl vienu jaunu detaļu,”saka daļiņu fizikas un apakšelementu fiziķis Timotijs Rabens no Kanzasas universitātes.
Meklējumiem tika izmantoti ļoti jutīgie TOTEM eksperimenta sensori, kas uzstādīti četros galvenajos punktos sadursmes tunelī, kur protonu sijas "krustojas" un katru sekundi notiek miljardiem sadursmju.
Viens no iespējamajiem paskaidrojumiem, kāpēc protoni var sadurties bez iznīcināšanas, ir odderons, taču praksē zinātnieki to nekad nav novērojuši. Šī var būt pirmā reize, kad tiek iegūti reāli pierādījumi par šo kvazdaļiņu esamību,”komentē Simona Giani, fiziķu grupas pārstāve, kas strādā ar TOTEM eksperimentu, kas ir daļa no vispārējas kvazdaļiņu meklēšanas.
Nespeciālistam to ir diezgan grūti saprast, tāpēc zinātnieki to izskaidro, izmantojot auto vedēju, kas automašīnas pārvadā piekabē.
“Iedomājieties, ka protoni ir divas lielas kravas automašīnas, kas pārvadā automašīnas. Tie bieži tiek novēroti uz ceļa,”skaidro Rabens.
Reklāmas video:
"Tagad iedomājieties, ka šie divi kravas automobiļi saduras viens ar otru, bet pēc avārijas kravas automašīnas paliek neskartas, bet tās pārvadātās automašīnas lidos dažādos virzienos. Un tajā pašā laikā burtiski gaisā veidojas jaunas automašīnas. Enerģija pāriet matērijas stāvoklī."
“Fiziķi pēdējās desmitgadēs, sākot ar pagājušā gadsimta 70. gadiem, ir medījuši teorētiskos oderonus. Tomēr tā laika tehnoloģiskās iespējas vienkārši nesniedza pierādījumus par Odderonu pastāvēšanu,”piebilst Rabens.
Eksperimentos, lai atrastu odderonus, tika iesaistīti vairāk nekā 100 zinātnieki no astoņām valstīm. Katru sekundi LHC iekšpusē paātrinājās miljardiem protonu pāru. Pateicoties hadronu sadursmes modernizācijai 2015. gadā, paātrināto protonu maksimālais enerģijas līmenis bija 13 TeV.
Lai gan pētnieki nav spējuši tieši novērot odderonu, viņi ir bijuši liecinieki tā ietekmei un cer nākotnē iegūt pārredzamākus rezultātus. Zinātnieki uzskata, ka nākamā LHC modernizācija ļaus tos iegūt, kas ļaus paātrināt daļiņas līdz vēl augstākiem enerģijas rādītājiem.
"Mēs sagaidām lieliskus rezultātus nākamajos gados," komentēja Kristofs Roijons no Kanzasas universitātes.
Pašreizējā darba rezultāti ir publicēti vietnē ArXiv.org, un šobrīd tos gaida citu ekspertu novērtējums.
Nikolajs Hizhnyak