The Large Hadron Collider (LHC), un uriaș accelerator de particule, continuă să depășească limitele științei, iar în experimentele recente cu participarea sa, oamenii de știință au descoperit ceva care ar putea fi prima dovadă potențială a existenței unei cvasiparticule subatomice, numită odderon, care până atunci exista doar în teorie. … Rezultatele obținute se referă la hadroni, o familie de particule elementare, care include protoni și neutroni, care sunt alcătuite din quarks "lipiți împreună" cu gluoni.
În experimentele lor cu LHC, oamenii de știință au folosit un mod special de funcționare a acceleratorului, în care protonii care se ciocnesc rămân intacti, mai degrabă decât să fie distruși, generând dușuri întregi de particule secundare. Mai devreme, la efectuarea unor astfel de experimente, s-a observat că în astfel de coliziuni, protonii nu zboară doar unul pe altul, ci reușesc să schimbe foarte repede mai mulți gluoni. În acest caz, numărul gluonilor „de schimb” a fost întotdeauna chiar înainte.
În cele din urmă, oamenii de știință nu au găsit odderonul în sine, dar cercetătorii au observat anumite efecte care ar putea indica prezența acestuia. Fizicienii au folosit protoni, care au o energie mare, ceea ce le-a permis să obțină o precizie mai mare în măsurătorile lor. Și în rezultatele acestor măsurători, s-au găsit cazuri de schimb între protoni cu un număr impar de gluoni, care nu se încadrează deloc în toate modelele existente ale unor astfel de procese. Cercetătorii consideră că odderonul, o cvasiparticulă care constă în acest caz din trei, cinci, șapte sau mai multe numere impare de gluoni, este responsabil pentru această discrepanță, care se formează pentru o perioadă scurtă de timp în momentul coliziunii protonilor.
„Rezultatele obținute nu încalcă Modelul Standard existent al fizicii particulelor. Există un număr de „pete întunecate” în acest model, iar munca noastră ne-a permis să „iluminăm” doar una dintre aceste zone și să adăugăm un nou detaliu”, spune fizicianul fizicii particulelor și fizicianul subelement Timothy Raben de la Universitatea din Kansas.
Pentru căutare, au fost folosiți senzorii extrem de sensibili ai experimentului TOTEM, instalați în patru puncte cheie ale tunelului colizor, unde fasciculele de protoni „se încrucișează” și se produc miliarde de coliziuni în fiecare secundă.
„O posibilă explicație a motivului pentru care protonii se pot ciocni fără distrugere este odderonul, dar în practică, oamenii de știință nu au observat niciodată acest lucru. Poate fi prima dată când s-a obținut dovada reală a existenței acestor cvasiparticule”, a comentat Simona Giani, un purtător de cuvânt al unui grup de fizicieni care lucrează cu experimentul TOTEM, care face parte dintr-o căutare generală a cvasiparticulelor.
Este destul de dificil pentru un laic să înțeleagă acest lucru, așa că oamenii de știință explică acest lucru folosind exemplul unui transportator auto care transportă mașini într-o remorcă.
„Imaginați-vă că protonii sunt două camioane mari care transportă mașini. Acestea sunt adesea văzute pe drum”, explică Raben.
Video promotional:
„Acum imaginați-vă că aceste două camioane se ciocnesc, dar după accident, camioanele rămân intacte, dar mașinile pe care le transportau vor zbura în direcții diferite. Și, în același timp, mașinile noi se formează literalmente în aer. Energia trece într-o stare de materie.
„Fizicienii au căutat odderoni teoretici în ultimele decenii, începând cu anii 1970. Cu toate acestea, capacitățile tehnologice din acea vreme pur și simplu nu au oferit dovezi ale existenței odderonilor”, adaugă Raben.
Peste 100 de oameni de știință din opt țări au fost implicați în experimente pentru găsirea odderonilor. Miliardele de perechi de protoni accelerează în interiorul LHC în fiecare secundă. Datorită modernizării coliderului de hadroni în 2015, nivelul maxim de energie al protonilor accelerați a fost de 13 TeV.
Deși cercetătorii nu au putut observa direct odderonul, ei au asistat la efectele sale și speră să obțină rezultate mai transparente în viitor. Oamenii de știință cred că următoarea modernizare a LHC le va permite să fie obținute, ceea ce va permite accelerarea particulelor către indicatori de energie chiar mai mari.
„Ne așteptăm la rezultate extraordinare în următorii câțiva ani”, a comentat Christophe Royon de la Universitatea din Kansas.
Rezultatele lucrării actuale au fost publicate pe site-ul web ArXiv.org și în prezent așteaptă evaluarea altor experți.
Nikolay Khizhnyak
