TLDR: Fyzici popsali nově pozorovaný baryon Ξcc⁺, vzácnou kombinaci známých kvarků, pomůže testovat teorii silné interakce – tedy to, co drží hmotu pohromadě. Oznámení tuna.

V jádru jsme všeci stejní. Všechno kolem nás je totiž složené z baryonů – to jsou třeba protony a neutrony. A ty se skládají ze tří kvarků. Standardně z těch lehkých: up a down. Když ale o sebe mrdáte s částicemi dost dlouho v urychlovačích, mohou z toho vypadnout i dosud neznámé exotické částice. Jako právě dneska!

„Jak výjimečný to je?“

Když se řekne „nová částice“, zní to jako něco výjimečného. A taky je! Ale… trochu jinak, než čekáte. Ξcc⁺ (čti: ksí c-c plus) není nový „základní stavební kámen“. Jde o novou kombinaci těch známých.

Abysme pochopili, vo co go, hodí se připomenout, jak je sestaven běžný proton. Tahle částice obsahuje tři kvarky – dva kvarky up a jeden kvark down. Kvarky up a down jsou tak lehké, že většina hmotnosti protonu nepochází ze samotných kvarků, ale z vířící energie kvarků a gluonů uvnitř něj. Ale díky Einsteinově slavné rovnici E = mc² přispívá tato vnitřní energie přímo k hmotnosti protonu… O tom však zas jindy.

Mno a Ξcc⁺ je jako proton, který prošel dramatickým upgradem těhle kvarků. Místo dvou kvarků up nese dva těžké kvarky charm, což mu krom šarmu dává kvarkové složení ccd. Kvarky charm jsou těžkými příbuznými kvarků up – mají stejný náboj a vlastnosti, ale větší hmotnost a pocházejí z další generace ve Standardním modelu.

A protože jsou kvarky charm mnohem těžší než kvarky up, váží Ξcc⁺ zhruba čtyřikrát více než běžný proton.

„Takže žádná nová božská částica?“

To úplně ne, ale je to furt cool tím, že jde o jeden z mála známých baryonů se dvěma těžkými kvarky. Takže nejde jen o další položku do seznamu – pomáhá vlastně testovat teorii, která popisuje jednu ze čtyř základních sil: silnou interakci.

Což je ta síla, která drží kvarky pohromadě uvnitř protonů a neutronů. Bez ní by se hmota rozpadla. Ona teorie zvaná „kvantová chromodynamika“ přitom funguje skvěle na papíře… ale v praxi je extrémně těžké ji přesně spočítat.

A právě exotické částice jako Ξcc⁺ jsou pro ni ideální „experimentální test“. Byť samože širší závěry ještě nemáme, i když fčil už fyzici mají lepší podklady pro budoucí experimenty!

„Dělá ta částice reálně něco? Superschopnosti nebo tak?“

To úplně ne, poněvadž je extrémně nestabilní. Reálně ji tedy okolo nás asi nikde nenajdeme – podmínky jejího vzniku (a krátkého života) ale mohou dávat kontext pro širší částicové teorie. Ξcc⁺ se pravděpodobně rozpadá extrémně rychle, proto ji bylo tak těžké zachytit. Je to ostatně taky jeden z prvních výrazných výsledků po upgradu detektoru LHCb (2023), který ukazuje, že vylepšené LHC se zase rozjíždí! Ξcc⁺ tak může být prvním na budoucí šňůry objevů!

Samože, ani LHC není v téhle šňůře poslední výstřelek. CERN už plánuje ještě větší urychlovač – Future Circular Collider. A jestli se do té doby nevyhubíme, čekají nás zřejmě objevy nový kamínků reality i toho, co se doopravdy ukrývá v jádru každého z nás!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]