Przełomowe odkrycie z fizyki cząsteczkowej w CERN
Dla większości ludzi terminy fizyczne, takie jak odderon, są – i zawsze będą – kojarzyć się głównie ze światem science fiction. Nie można powiedzieć tego o naukowcach, którzy zdeterminowani spędzili prawie pół wieku na poszukiwaniach (bez większych sukcesów) tej mitycznej cząstki. Teraz zespół badawczy, w skład którego wchodzą fizycy z Węgier i Szwecji, potwierdził istnienie odderonów dzięki analizie danych eksperymentalnych z Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) działającego w Szwajcarii, w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych, lepiej znanej jako CERN. Dzięki wsparciu z finansowanego przez UE projektu MorePheno fizycy opublikowali artykuł opisujący ich odkrycia w „The European Physical Journal C”. Wszystko zaczęło się w 1973 roku, kiedy na podstawie obliczeń wysnuto hipotezę istnienia nieznanej wcześniej kwazicząstki subatomowej. To zapoczątkowało międzynarodowe polowanie na odderona. Jak opisano w artykule opublikowanym na stronie internetowej „SciTechDaily”, odderon powstaje, „gdy protony o wysokiej energii zderzają się ze sobą – w niektórych przypadkach nie pękają, ale odbijają się od siebie i ulegają rozproszeniu”. Aby udowodnić istnienie tej do tej pory mitycznej cząstki, naukowcy wykorzystali szczegółowe pomiary zderzeń o wysokiej energii uzyskane w LHC, największym i najpotężniejszym akceleratorze cząstek na świecie.
Dowód na istnienie odderonów
Poszukując odderonów, naukowcy z CERN skupili się na hadronach, rodzinie cząstek subatomowych, która obejmuje protony i neutrony. Hadrony składają się z dwóch lub więcej kwarków, które są utrzymywane razem – czy też sklejane – przez cząstki elementarne zwane gluonami. Wcześniejsze obserwacje zderzeń potwierdzały istnienie zderzeń, w których dochodziło do wymiany parzystej liczby gluonów między protonami, natomiast znalezienie doświadczalnego potwierdzenia na wymianę ich liczby nieparzystej – stanu trójgluonowego – wskazywało na obecność odderonu. Naukowcy przeprowadzili szeroko zakrojone analizy wysokoenergetycznych zderzeń sprężystych proton-proton (pp) i proton-antyproton (pp¯). Zbadali właściwości skalowania danych z akceleratorów ISR i Tevatron, wraz z zestawem danych udostępnionym przez zespół detektora TOTEM w zakresie energii teraelektronowoltów (TeV). „Przeskalowanie danych dotyczących zderzeń pp pochodzących z detektora TOTEM z √s = 7 TeV do 2,76 i 1,96 TeV i porównanie ich z wynikami uzyskanymi w eksperymentach prowadzonych dla 1,96 TeV dostarczyło dowodów na wymianę odderona w kanale t przy energiach rzędu teraelektronowoltów, z poziomem istotności co najmniej 6,26 σ”, wyjaśniają autorzy w badaniu. „To przełom w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych. Wspaniale jest przyczyniać się do lepszego zrozumienia fizyki materii, opisującej fundamentalne cegiełki świata”, napisał w artykule współautor badania Roman Pasechnik z koordynującego projekt MorePheno Uniwersytetu w Lund (Szwecja). Projekt MorePheno (Collider Phenomenology and Event Generators) był realizowany od listopada 2015 roku do października 2020 roku. Jego celem było przeprowadzenie badań, które miałyby bezpośredni wpływ na generatory zdarzeń – biblioteki oprogramowania generujące zdarzenia z dziedziny fizyki cząstek wysokiej energii, takie jak te, do których dochodzi w akceleratorach cząstek i eksperymentach zderzających. Końcowa wypowiedź Romana Pasechnika potwierdza sukces tego projektu: „Pracowaliśmy z jednymi z najlepszych fizyków cząstek elementarnych na świecie. Byli zdumieni, kiedy opublikowaliśmy nasze wyniki”. Więcej informacji: projekt MorePheno
Słowa kluczowe
MorePheno, odderon, LHC, Wielki Zderzacz Hadronów, CERN, Europejska Organizacja Badań Jądrowych, kwazicząstka, fizyka
