Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Urychlovač LHC našel novou částici: většinově půvabnou a předpovězenou

  13:31aktualizováno  13:31
Tým pracující na urychlovači LHC oznámil přesvědčivě doložený objev nové „složené“ částice. Její existenci fyzikové předpověděli před několika lety, nyní se její stopy podařilo najít i při pokusu.

Detektor LHCb na urychlovači LHC | foto: CERN

Tak ohromný úspěch jako objev Higgsova bosonu to zdaleka není, ale i tak si fyzikové pracující na detektoru LHCb připsali hezký výsledek: objevili jasné stopy existence zatím nikdy předtím nepozorované částice. (LHCb je jeden z několika velkých detektorů umístěných na prstenci urychlovače LHC, abychom to trochu matoucí označení vysvětlili.)

Nový objev dostal označení ksí (podle písmene řecké abecedy Ξ, což je v podstatě naše X) a jde o tzv. baryon. Baryony jsou těžké částice - všechny těžší než proton - které se skládají z několika menších, tzv. elementárních částic. V případě baryonů vždy ze tří kvarků, které mohou být různých „typů“. To, o jaké kvarky zrovna jde, pak určuje vlastnosti i složené částice. (Samozřejmě časem se může zjistit, že i kvarky jsou z něčeho složené, a přestanou být elementárními částicemi, ale to nám dnes může být jedno.) V případě ksí jde o baryon složený ze dvou tzv. půvabných kvarků a jednoho nahoru (ne, to není chyba, přesvědčte se např. na Wikipedii)

Nutno říci, že o vlastnostech nově objeveného baryonu toho mnoho nevíme. Vznikl v urychlovači jen na krátkou dobu během srážek jiných částic s vysokými energiemi, a téměř okamžitě (alespoň z našeho hlediska) se rozpadl. To se stalo zcela charakteristickým způsobem, z pozůstatků srážky tedy podařilo složit podobu původní částice - a tím nepřímo, ovšem přesvědčivě, doložit její existenci.

Baryony nejsou vzácné, známe je poměrně dobře, a samotný objev nové částice z této rodiny tedy není žádnou fyzikální revolucí. Zajímavý je ovšem v několika dalších ohledech. Za prvé proto, že objev každého nového baryonu by mohl pomoci vylepšit a upřesnit teorii, která je popisuje (tzv. kvantová chromodynamika, či anglickou zkratkou QCD).

Baryonům totiž vládne tzv. silná interakce, jedna ze základních fyzikálních sil, která se ovšem projevuje jen na extrémně malé vzdálenosti právě třeba mezi kvarky v jádru takových částic. Je to tedy doslova životně důležitá fyzikální síla, kterou ale jinak a jinde můžeme pozorovat jen těžko - každé pozorování je tedy pochopitelně dobré. Samozřejmě je těžko říci, zda to někdy bude k něčemu praktickému, ale to u základního fyzikálního výzkumu nikdy nedá odhadnout. V minulosti se ovšem celá řada nečekaných aplikací našla; řadu příkladů byste nalezli v nitru stroje, na kterém si tento text čtete.

Vážený MeV

Jak jste si asi uvědomili při čtení textu, elektronvolt (eV) a od něj odvozený megaelektronvolt (MeV) nejsou jednotkou hmotnosti, ale energie. eV je roven energii, kterou získá elektron urychlený ve vakuu napětím jednoho voltu. A protože mezi energií a hmotností existuje pevný vztah (slavné E=mc2), lze jednotku energie použít i k vyjádření hmotnosti. Správně by se mělo v takovém případě psát eV/c² (tedy lomeno druhou mocninou rychlosti světla), podle nepsané fyzikální konvence se ovšem tato část vynechává.

Jednotka se používá pro vyjádření hmotnosti jednotlivých částic i proto, že výsledná čísla jsou mnohem lidštější, než kdyby se pracovalo se zlomky kilogramu. Porovnejme si to na příkladu elektronu: ten má hmotnost buď 511 kiloelektronvoltů nebo 9,11x10-31 kilogramu. A jeden proton váží příjemných 0,931 gigaelektronvoltu (při rychlém počítání z hlavy to jde zaokrouhlit na jedna).

Zajímavé také je, že částice byla předpovězena dopředu přibližně právě v takové podobě - tedy s takovou hmotností - v jaké byla pozorována (pro zajímavost to byla hmotnost 3261 MeV, což je zhruba čtyřnásobek hmotnosti protonu. O těch zvláštních jednotkách si přečtete více v boxíku vlevo). Počítání hmotností baryonů bez jejich praktického pozorování není jednoduché. Bohužel totiž neplatí, že jejich hmotnost získáte jednoduchým součtem tří základních částic, tedy kvarků, ze kterých jsou složené dohromady. Více ji ovlivňuje celková energie vazby mezi třemi kvarky, které daný baryon tvoří. (Energie a hmotnost nejsou nezávislé, vzpomeňte si na slavný vzoreček E=mc².)

To tedy znamená, že k určení hmotnosti baryonu je zapotřebí spočítat, jak se tři dané kvarky v něm poskládají (zjednodušeně řečeno třeba, jak daleko od sebe budou), protože to ovlivňuje energii jejich vazby a tím i celkovou hmotnost částice. Časem vzniklo několik pokusů o vytvoření postupů, které by to dokázaly, postupně se používané modely vytříbily natolik, že umí poměrně dobře předpovědět i hmotnost takových za běžných podmínek nepozorovatelných částic, jako je právě ksí (v jeho případě mají předpověď na svědomí Marek Karliner a Jonathan Rosner v této práci).

Byť se tedy o baryonech a fyzikálních silách, díky kterým existují, tedy výše zmíněné silné interakci, neví rozhodně vše, fyzikové evidentně už vědí dost na to, abychom mohli dělat poměrně fundované předpovědi o tom, co nikdy neviděli.



Témata: LHC, Wikipedia, CERN

Nejčtenější

Nejšťastnější americká stíhačka. Pilot ji opustil, a tak přistála sama

Convair F-106A Delta Dart

Před téměř půlstoletím se stal v americké Montaně zázrak. Z nebe se snesl na pšeničné pole proudový letoun, který byl...

Nejvtipnější chyby z českého hitu Kingdom Come: Deliverance

Kingdom Come: Deliverance

Kingdom Come je obrovská a propracovaná hra, ale její autory čeká ještě spousta práce při odlaďování mnoha chyb, které...



Vyfotil jeden jediný atom. Stačil běžný foťák a složitá past

Snímek zachycující jediný atom stroncia v tzv. iontové pasti. Atom je uprostřed...

Atomy jsou pouhým okem neviditelné, to víme všichni. Ale pokud je správně nasvítíte a připravíte pro ně vhodné...

Apple HomePod ničí dřevěný nábytek. Dávejte ho jinam, radí výrobce

Takto dopadl povrch dřevěného nábytku při testu HomePodu magazínem Wirecutter.

S prvními zahraničními recenzemi a s prvními aktivními uživateli chytrého reproduktoru HomePod se ukázal jeden nečekaný...

Je budoucnost ve dřevě? Vědci z něj vytvořili nečekaně odolný materiál

Dřevo pevné jako železo? (ilustrační foto)

Dřevo je levný a užitečný materiál, ovšem nepříliš tvrdý, což ho pro některá využití diskvalifikuje. Vědci nyní ale...

Další z rubriky

Vyfotil jeden jediný atom. Stačil běžný foťák a složitá past

Snímek zachycující jediný atom stroncia v tzv. iontové pasti. Atom je uprostřed...

Atomy jsou pouhým okem neviditelné, to víme všichni. Ale pokud je správně nasvítíte a připravíte pro ně vhodné...

Šťastné manželství prodlužuje život. Vědci hledají tajemství romantiky

Vědci zkoumají, jak si udržet dlouhodobý a spokojený vztah. (ilustrační foto)

Trvalý vztah má ohromný vliv na naše štěstí a dokonce i na naše zdraví. Vědci dokonce zjišťují, že šťastné manželství...

INTERAKTIVNĚ: Kde se v ČR dožijete nejvyššího věku? Tam, kde se pracuje

Prozkoumejte statistiky okresů ČR, najděte souvislosti a korelace

Česká republika je sice relativně malá, ale to neznamená, že je zcela jednolitá. Naopak, mezi jednotlivými regiony...

Najdete na iDNES.cz