A hatalmas részecskegyorsító, a nagy hadronütköző (LHC) továbbra is feszegeti a tudomány határait, és a közelmúltban végzett kísérleteiben a tudósok felfedeztek valamit, ami az első lehetséges bizonyíték lehet az odderon nevű szubatomi kvázrészecske létezésére, amely addig csak elméletben létezett … A kapott eredmények a hadronokra vonatkoznak, az elemi részecskék családjára, amely protonokat és neutronokat tartalmaz, amelyek a gluonokkal "összeragasztott" kvarkokból állnak.
Az LHC-vel végzett kísérleteik során a tudósok a gázpedál egy speciális működési módját alkalmazták, amelyben az ütköző protonok sértetlenek maradnak, ahelyett, hogy megsemmisülnének, másodlagos részecskék egész záporait generálva. Korábban, amikor ilyen kísérleteket hajtottak végre, észrevették, hogy az ilyen ütközések során a protonok nem csak úgy repülnek le egymásról, hanem nagyon gyorsan képesek több gluont kicserélni. Ebben az esetben a "csere" gluonok száma mindig korábban volt.
Végül a tudósok nem találták meg magát az odderont, de a kutatók megfigyeltek bizonyos hatásokat, amelyek jelezhetik annak jelenlétét. A fizikusok nagy energiájú protonokat használtak, amelyek lehetővé tették számukra a pontosabb méréseket. Ezen mérések eredményei között pedig páratlan számú gluonnal rendelkező protonok közötti csere eseteit találták, ami egyáltalán nem illik az ilyen folyamatok összes létező modelljébe. A kutatók úgy vélik, hogy az odderon, egy kvázrészecske, amely ebben az esetben három, öt, hét vagy több páratlan számú gluonból áll, felelős ezért a protonok ütközésének pillanatában rövid ideig kialakuló eltérésért.
„A kapott eredmények nem törik meg a részecskefizika meglévő standard modelljét. Ebben a modellben számos "sötét folt" van, és munkánk lehetővé tette számunkra, hogy e területek közül csak egyet megvilágítsunk, és egy újabb új részletet adjunk hozzá "- mondja Timothy Raben, a részecskefizika és az alelemek fizikusa, a Kansasi Egyetem munkatársa.
A kereséshez a TOTEM kísérlet rendkívül érzékeny szenzorait használták, amelyeket az ütközési alagút négy kulcspontjába telepítettek, ahol a protonsugarak "kereszteznek" és másodpercenként több milliárd ütközés történik.
„Az egyik lehetséges magyarázat arra, hogy miért protonok ütközhetnek össze pusztulás nélkül, az odderon, de a gyakorlatban a tudósok ezt soha nem figyelték meg. Ez lehet az első alkalom, hogy valós bizonyítékot szereznek e kvázirészecskék létezésére.”- kommentálja Simona Giani, a kvóta részecskék általános kutatásának részét képező TOTEM kísérlettel dolgozó fizikusok csoportjának szóvivője.
Egy laikus számára ezt meglehetősen nehéz megérteni, ezért a tudósok ezt elmagyarázzák egy utánfutóban autókat szállító autószállító példájával.
„Képzelje el, hogy a protonok két nagy teherautó, amelyek személygépkocsikat szállítanak. Ezeket gyakran látják az úton”- magyarázza Raben.
Promóciós videó:
„Most képzelje el, hogy ez a két teherautó ütközik egymással, azonban a baleset után a teherautók épek maradnak, de az általuk szállított autók különböző irányokba szóródnak. És mégis szó szerint kialakulnak az új autók a levegőben. Az energia anyagállapotba kerül."
„A fizikusok az elmúlt évtizedekben az 1970-es évektől kezdve elméleti odderonokra vadásztak. A korabeli technológiai képességek azonban egyszerűen nem szolgáltattak bizonyítékot az Odderonok létezésére”- teszi hozzá Raben.
Nyolc országból több mint 100 tudós vett részt az odderonok megtalálására irányuló kísérletekben. Az LHC belsejében másodpercenként protonpárok milliárdjai gyorsultak fel. A hadronütköző 2015-ös korszerűsítésének köszönhetően a felgyorsult protonok energiaszintje 13 TeV volt.
Bár a kutatók nem tudták közvetlenül megfigyelni az odderont, tanúi voltak annak hatásainak, és remélik, hogy a jövőben átláthatóbb eredményeket érnek el. A tudósok úgy vélik, hogy az LHC következő korszerűsítése lehetővé teszi azok megszerzését, amely lehetővé teszi a részecskék gyorsítását még magasabb energiamutatókra.
"Nagy eredményekre számítunk a következő években" - kommentálta Christophe Royon, a Kansasi Egyetem munkatársa.
A jelenlegi munka eredményeit az ArXiv.org weboldalon tették közzé, és jelenleg más szakértők értékelésére várnak.
Nyikolaj Khizhnyak