След 50 години физиците потвърждават съществуването на неуловима квазичастица

Ваня Милева Последна промяна на 23 март 2021 в 08:45 8718 0

Тунелът на Големия адронен колайдер. Кредит: CERN

След много усилия учените откриват доказателства за квазичастица, за първи път представена като хипотеза преди почти 50 години, наречена одерон.

Одеронът е по-скоро комбинация от субатомни частици, отколкото нова елементарна частица - но в някои отношения действа като такава и начинът, по който се вписва в основните градивни елементи на материята, прави откритието важно събитие за физиците.

Одеронът е открит чрез подробен анализ на две групи данни, достигайки сигурност от 5 сигма - праг, традиционно изискван за признаване на откритието на нова частица.

„Това означава, че ако одеронът не съществува, вероятността да наблюдаваме подобен ефект в данните би била 1 на 3,5 милиона“, отбелязва физикът Кристиан Балденегро (Cristian Baldenegro) от Университета в Канзас.

Частиците, които изграждат атомното ядро като протони и неутрони, са съставени от по-малки субатомни частици - кварки, които са „залепени“ с носителите на силното взаимодействие глуоните. Сблъскване на протони в ускорител на частици дава възможност да се надникне в техните недра.

Стандартен модел на физиката на частиците. Кредит: Wikimedia Commons

Когато два протона се сблъкат, но по някакъв начин оцелеят при срещата, това взаимодействие - вид еластично разсейване - може да се обясни с протоните, които обменят четен или нечетен брой глуони.

Ако това число е четно, отговорността е на квазичастицата померон. При нечетен брой, който се случва много по-рядко, е квазичастицата одерон, съединение с нечетен брой глуони.

Досега учените не можеха да открият одерони в експерименти, въпреки че теоретичната квантова физика предполага, че те трябва да съществуват.

Сега учените успяха, изследвайки обширен набор от данни от Големия адронен колайдер (LHC) в CERN в Швейцария и ускорителя на частици Tevatron във Fermilab в САЩ.

Изследвани са милиони точки с данни, за да се сравнят протон-протонни или протон-антипротонни сблъсъци, докато учените не се убедят, че резултатът - нечетно глуонно съединение - би бил възможен само ако съществува одеронът.

Сравнението между двата вида сблъсъци разкри отчетлива разлика в енергията, която се обменя - тази разлика е доказателство за одерона. След това екипът комбинира по-прецизни измервания от предишен експеримент през 2018 г., които изключват някои от несигурностите, позволявайки им да достигнат високото ниво на сигурност за откритието.

Това откритие също така помага да се попълнят някои пропуски в съвременната идея за квантова хромодинамика или QCD, хипотезата за това как кварките и глуоните взаимодействат на най-ниско ниво - състоянието на материята в най-малките мащаби.

Нещо повече, специализираната технология, разработена, за да помогне за проследяването на одерона, може да има различни други приложения в бъдеще, казват изследователите. Например в медицински инструменти.

Въпреки че това изследване не дава отговор на всеки въпрос за одерона и как функционира, това е най-доброто доказателство, че все пак съществува. Бъдещите експерименти с ускорители на частици ще могат да добавят допълнително потвърждение и без съмнение ще повдигнат още няколко въпроса.

"Търсенето на подписи на одерона е съвсем различна задача в сравнение с това, което традиционно се прави във физиката на елементарните частици", коментира Балденегро.

"Например, търсейки хигс бозона или горния кварк, човек търси "пик" над гладкото инвариантно разпределение на масата, което също не е лесно. Одеронът, от друга страна, има много по-фини подписи. Това направи лова на одерон още по-трудно".

Справка: Comparison of pp and pp¯ differential elastic cross sections and observation of the exchange of a colorless C-odd gluonic compound
V.M. Abazov, B. Abbott et al.,  arXiv:2012.03981v1

Докладът е изпратен за публикуване във Physical Review Letters и е достъпен като предпринт в arXiv.

Източник:  After 50 Years, Physicists Confirm The Existence of an Elusive Quasiparticle, ScienceAlert

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !