Fyzici potvrdili existenci nové subatomární částice, typu baryonu, obsahující dva šarmové kvarky spolu s down kvarkem. Tento objev, učiněný na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v Ženevě ve Švýcarsku, rozšiřuje naše chápání základních stavebních kamenů hmoty a sil, které je ovládají.
Stavební kameny hmoty
Atomy se skládají z protonů a neutronů, které jsou zase tvořeny ještě menšími částicemi zvanými kvarky. Existuje šest “příchutí” kvarků: nahoru, dolů, kouzlo, podivné, dolů a nahoru. Těžší kvarky, jako jsou kvarky kouzlo, jsou v každodenní hmotě mnohem méně běžné, ale jsou zásadní pro pochopení silné jaderné síly.
Čím je tato částice jedinečná?
Nově objevená částice je dvojitě okouzlený baryon, což znamená, že obsahuje dva magické kvarky namísto obvyklých up kvarků nalezených v protonech. Tato náhrada výrazně zvyšuje jeho hmotnost – asi čtyřikrát větší než proton. Částice označená jako baryon se skládá ze tří kvarků, což ji řadí mezi hadrony, což je větší rodina částic složených z kvarků.
Experiment LHCb, jeden z devíti detektorů na LHC, objevil novou částici během vysokoenergetických srážek protonů. Když se protony srazí rychlostí vyšší než 99 % rychlosti světla, jejich energie se přemění na nové částice, které se rychle rozloží na lehčí formy. Tento objev je 80. hadronem pozorovaným na LHC od začátku experimentů.
Proč na tom záleží: Silná interakce
Objev těchto exotických částic pomáhá fyzikům prozkoumat silnou sílu, nejmocnější, ale nejméně pochopenou základní sílu v přírodě. Tato síla váže kvarky uvnitř hadronů a její pochopení vyžaduje rozluštění složitosti kvantové chromodynamiky (QCD).
“Objev takových částic pomáhá fyzikům dozvědět se více o silné síle, nejmocnější síle v přírodě, která spojuje hadrony.”
Nově objevený baryon je teprve druhým, který byl pozorován se dvěma těžkými kvarky. Ten předchozí, objevený v roce 2017, obsahoval dva kvarky charm a jeden up kvark. Nová částice je ještě méně stabilní, rozpadá se šestkrát rychleji. Tato krátká životnost ztěžuje detekci, ale poskytují důležitá data o působení silné síly.
Tento objev byl oznámen na konferenci o fyzice částic Moriond v Itálii a zdůraznil probíhající pokroky ve fyzice vysokých energií a naši rostoucí schopnost zkoumat nejhlubší záhady vesmíru.
Tyto studie jsou potřebné k testování Standardního modelu částicové fyziky a zpřesnění našeho chápání toho, jak vzniká hmota a další vlastnosti ve složených částicích, jako jsou baryony. Aktualizace LHC v roce 2023 již přinesly tuto novou částici, což naznačuje další objevy v budoucnu.
