Nova subatomska čestica otvara vrata ka razumijevanju prirodnih sila
Otkrivena nova subatomska čestica, conhecida kao meson Ds3*(2860), donosi izvanredne mogućnosti za proučavanje najmoćnijih sila u prirodi. Ovaj fascinantan proces zahtijeva suradnju velikog tima znanstvenika – u ovom slučaju, čak 800 autora sudjelovalo je u radovima objavljenim u časopisima Physical Review Letters i Physical Review D koji najavljuju ovo otkriće.
Područje subatomskih čestica
Kada govorimo o svakodnevnim iskustvima, obično smo upoznati sa silama gravitacije i elektromagnetizma. Međutim, na subatomskoj razini, ponašanje čestica kontroliraju jake i slabe nuklearne sile. Jaka sila drži protone i neutrone zajedno kako bi formirali atomska središta, ali ona također omogućuje postojanje ovih čestica tako da veže kvarkove zajedno – dva uzlazna kvarka i jedan silazni kvark formiraju proton.
“Sila je tako jaka da energetska veza protona daje znatno veći doprinos masi, prema Einsteinovoj jednadžbi E=mc², nego kvarkovi sami,” objašnjava suautor profesor Tim Gershon s Kraljevskog sveučilišta u Warwicku.
Težinski kvarkovi i LHC
Ostali tipovi kvarkova su znatno teži i nestabilni. Međutim, mogu se stvoriti koristeći Veliki hadronski sudarivač (LHC) kod CERN-a. Mesoni su čestice koje se sastoje od kvarka i antikvarka povezanih jakom silom, a Ds3*(2860) je najnoviji primjer. Iako je postignut značajan napredak u razumijevanju slabe i elektromagnetne sile, jaka sila ostaje više misterija. “Izračuni se vrše korištenjem računalno intenzivne tehnike nazvane Lattice QCD,” navodi Gershon. “Da bismo potvrdili ove izračune, ključno je moći usporediti predikcije s eksperimentima. Nova čestica je idealna za ovu svrhu jer je prva poznata koja sadrži šarm kvark i ima spin 3.”
Rezonanca i spin čestica
Autori ističu, “Ovo je prvo opažanje teške flavoured spin-3 rezonance, i prvi put da je viđena proizvodnja bilo koje spin-3 čestice u beta raspadima.” U ovom kontekstu, spin se odnosi na kvantno-mehaničko svojstvo koje ima određene paralele s kutnom momentom na makroskopskoj razini. Čestice visokog spina imaju brže orbitirajuće kvarkove. “Budući da ima spin 3, nema nesigurnosti oko toga što ta čestica jest,” kaže Gershon. Dok se niži spinski nahajajo mogu proizvesti različitim kombinacijama kvarkova, postoji samo jedan način da se stvori spin 3. Ova specifičnost pomaže fizičarima da točno znaju s čim se suočavaju što olakšava izračune za modeliranje.
Zaključak
U svijetu subatomskih čestica, sudari često proizvode više čestica koje može biti teško razlikovati. U slučaju Ds3*(2860), pojavljuje se još jedna čestica, DsJ*(2860), koja se pojavljuje na vrhuncu iste energije, ali sa spinom 1. Vrh je primijećen 2006. godine, ali je tek sada moguće razlikovati ove čestice. Ovo otkriće predstavlja značajan korak naprijed u proučavanju jakih nuklearnih sila i njihovih misterija, otvarajući nova pitanja i istraživanja koja će oblikovati budućnost fizike.
