TLDR: Nová analýza dat v CERNu na urychlovači LHC odhalila další skládanou částici. Další elementární částice pomůže napovědět víc o povaze fyzikálních teorií. Studie tuna, webík CERNu tuna.  

Částicové LEGO

I když na objevení Higgsova „neříkejte mu božská částice“ bosonu došlo už nějaký ten pátek dozadu, experimenty na LHC pokračují dál ve své snaze zničit svě– …chci říct v mapování niterného vesmíru elementárních částic. Největší mašina světa (jakou je fakt LHC!) nepočítá sice smysl vesmíru, ale nemá k tomu daleko! Už pár měsíců nazpět jsem se rozepsal o tom, že v tomto ohledu nečekejte šokantní nové objevy (asi), ale spíše mravenčí práci při mapování tetrakvarků. A nyní se nám vědátoři z CERNu pochlubili se zbrusu novým částicovým zrním!

K němu ale bude třeba kapka (částica?) osvěty kolem toho, co to hergot tetrakvarky jsou! Běžná hmota okolo nás se skládá jen z pár základních částic – to ale nebránilo přírodě věci podstatně zašmordchat! Protony a neutrony jsou složeny z trojic kvarků namíchaných ze dvou druhů a nějakého toho lepidla (doslova – částice držící je dohromady se nazývají „gluony“), ve standardním modelu částicové fyziky kvarků ale známe celkem šest (plus jejich antikvarky).

A ačkoli většina známých částic sestává ze tří nebo i dvou kvarků, především v poslední dekádě se to začalo hemžit objevy (často teoreticky předpovězených) kompozitních částic ze čtyř, ale i pěti kvarků. Kvarky jsou takové částicové LEGO!

Jako u většiny objevů v částicové fyzice – novějších než z doby krále klacka – jde o částice extrémně nestabilní, jejich zkoumání je tedy limitováno na srážky na nejvýkonnějších urychlovačích, při kterých mohou vznikat – a promptně zase zanikat (a to tak rychle, že během jejich života i světlo urazí maximálně pár milimetrů). Právě produkty z jejich rozpadů jsou ale detekovány a až z nich se určuje, co se v místě srážky dělo.

A právě tohle je od Higgsova bosonu v zásadě hlavní chléb a sůl experimentů v LHC. Pomalé, postupné, mravenčí kartografování toho, z čeho se skládá tak nějak všecko!

Neobyčejná jistota

Máme tedy již desítky známých tetra a pentakvarků. V čem je tento, označený T_cc+, natolik výjimečný, že si zaslouží speciální pozornost? Doteď šlo spíše o „molekuly“ například ze dvou mezonů (které se samy skládají z 2 kvarků), tedy částic, které by mohly existovat samy o sobě, nicméně jejich pár je spolu provázaný podobnými mechanismy, jako protony a neutrony v jádře atomu.

U T_cc+ jsou ale silné indikace, že je prvním tetrakvarkem, který má všechny kvarky úzce svázané, a nejde opět „jen“ o dva navázané páry. Zároveň by dle výpočtů mohl mít ve své kategorii vyjímečně dlouhou dobu života, i když v našich pozemských měřítcích bude i tak extrémně krátká (ta však zatím nebyla určena).

S tím se pojí možnost velice precizního určení její hmotnosti. Detailnější meření vlastnosti T_cc+ nám tak otevře cestu ke zpřesnění našich modelů a možná i umožní studovat dosud netestovatelné hypotézy!

Dalším zajímavým detailem objevu je, že částice mohla být v principu objevena už dávno při prvním běhu LHC, jen se nikdo zatím na data z detektoru LHCb, kde byla nalezena, nepodíval s těmi správnými filtry. Výzkumníci se dostali k jejímu hledání až teď, tedy s více daty, i díky tomu je jistota objevu neobyčejně vysoká, přes 20 sigma. Hranice uznání objevu je přitom 5 sigma (pravděpodobnost menší, než jedna ku 3.5 milionu, že jde o náhodný záchvěv v datech).

Pro dvacet sigma je pak výsledná pravděpodobnost náhody astronomicky malá, čísly 1 : 3.6×10⁸⁸ (tedy třicet šest a za ní 87 nul). Pro srovnání, stáří vesmíru je 4.3×10¹⁷ sekund…

42

Je tedy jasné, že i v zákoutích starších (a tím spíš také novějších) dat z urychlovačů se ještě skrývají kdejaké objevy do budoucna a jejich rozkrytí bude trvat klidně roky po tom, co bude LHC rezivět ve starém železe! A uvážíme-li, že prozatím se tyhle pokusy furt věnují jenom nám známé baryonové hmotě, ale temná hmota a další srandy nejspíše budou muset posečkat až na další & větší urychlovač, máme se ještě nač těšit!

Navzdory rozdílům proti fiktivním mašinám nám tak LHC skutečně napomáhá odhalovat, z čeho se skládá život, vesmír a vůbec!

[Tomáš Komárek, Ladislav Loukota]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]