Znajdź zawartość

Naukowcy z Fermi National Accelerator Laboratory poinformowali o znalezieniu cząstki, której istnienia nie przewiduje teoria. Y(4140) ma niezwykłe właściwości, które mogą powiedzieć nam więcej o tym, w jaki sposób zbudowana jest materia. Masa nowej cząstki wynosi 4140 megaelektronowoltów. Na razie nie wiadomo, z czego zbudowana jest Y(4140). Jej charakterystyka jest podobna do mezonu, a więc może składać się z kwarka i antykwarka powabnego. Jednak okoliczności napotkania Y(4140) nie do końca pasują do tego schematu. Naukowcy spekulują zatem, że być może nie składa się ona tylko z kwarka i antykwarka, ale zawiera też gluony lub jest kombinacją czterech kwarków. Na Y(4140) trafiono bowiem podczas obserwacji rozpadu mezonu B+. Być może nowa cząstka jest egzotycznym hadronem zawierającym kwarki powabne.

Grupa naukowców zaproponowała teorię, która opisuje nieznany dotychczas typ gwiazd. Uczeni nazwali je gwiazdami elektrosłabymi (electroweak star). Glenn Starkman z Case Western Reserve University, De-Chang Dai i Dejan Stojkovic ze State University of New York oraz Arthur Lue z należącego do MIT-u Lincoln Lab opisali swoją teorię w Physical Review Letters. Gwiazdy elektrosłabe miałyby powstawać z niektórych gwiazd kończących właśnie swój żywot. Obiekty te w ostatniej fazie przed zapadnięciem się w czarną dziurę lub też zamiast tego procesu miałyby przechodzić w gwiazdę elektrosłabą. Tak jak w przeciętnej gwieździe dochodzi przemiany lżejszych jąder (np. wodoru) w cięższe (np. hel), w gwieździe elektrosłabej ma dochodzić do konwersji cięższych kwarków w lżejsze leptony. Jak zauważa Starkman, taka możliwość jest przewidziana przez Model Standardowy. Zmiana kwarków w leptony jest zjawiskiem tak rzadkim, że raczej nie wydarzyła się we wszechświecie w ciągu ostatnich 10 miliardów lat. Jedynymi miejscami, gdzie zaszła, mogą być, zdaniem Starkmana, gwiazdy elektrosłabe i laboratoria zaawansowanych nieznanych nam cywilizacji. Zdaniem naukowców, niezwykle wysokie ciśnienie i temperatura, jakie panują we wnętrzu umierającej gwiazdy mogą prowadzić do zamiany kwarków w leptony. Mielibyśmy wówczas do czynienia z gwiazdą elektrosłabą. Energia tych oddziaływań może doprowadzić do zatrzymania procesu zapadania się gwiazdy. Przez jakiś czas umierająca gwiazda może istnieć właśnie jako gwiazda elektrosłaba, a następnie zapada się w czarną dziurę. W niektórych przypadkach gwiazda elektrosłaba może mieć na tyle dużo energii, że nigdy nie zapadnie się w czarną dziurę. Gwiazdy tego typu emitują przede wszystkim neutrino, dlatego też nie potrafimy ich wykryć. Jedynie niewielką część ich emisji stanowi światło. Dzięki niemu być może będziemy w stanie wykryć kiedyś gwiazdy elektrosłabe. Zanim jednak to się stanie, musimy lepiej je poznać tak, by wiedzieć, czego należy szukać. Teoretycy obliczają, że gwiazdy elektrosłabe mogą istnieć nawet przez 10 milionów lat.

Fizycy z Francji, Niemiec i Węgier, pracujący pod przewodnictwem Laurenta Lelloucha we francuskim Centrum Fizyki Teoretycznej, potwierdzili słynne równanie Einsteina E=mc2. Specjaliści wykorzystali potężne superkomputery, dzięki którym wyliczyli masę protonów i neutronów w jądrze atomu. Najsłynniejsze równanie świata sprawdzało się już wielokrotnie. Przez lata służyło do zbadania, jak wiele energii uzyskamy, zmieniając w nią daną ilość masy. Najbardziej znanym przypadkiem jego wykorzystania było użycie go do stworzenia bomby atomowej. Dotychczas jednak nikomu nie udało się przeprowadzić dowodu na prawdziwość E=mc2 w skali subatomowej. Tylko hipotetycznie przypuszczano, że równanie Einsteina sprawdzi się też na polu chromodynamiki kwantowej. Zgodnie z obecnie obowiązującymi teoriami, protony i neutrony zbudowane są z kwarków "zlepionych" za pomocą gluonów. Masa gluonów wynosi 0, a kwarków to zaledwie 5% masy jądra. Tak więc brakuje 95% masy. Naukowcom udało się obecnie udowodnić to, co teoretycznie wiedzieliśmy z równania E=mc2 - reszta masy jest zamieniana w energię oddziaływań pomiędzy kwarkami a gluonami. Dotąd była to jedynie hipoteza. Teraz, po raz pierwszy, została udowodniona - oświadczyło francuskie Narodowe Centrum Badań Naukowych.

Zebrani w Pekinie fizycy poinformowali o zamiarach zbudowania urządzenia, które wyznaczy kolejny przełom w historii fizyki. Mowa tutaj o długim na 32 kilometry akceleratorze cząstek, w którym będzie dochodziło do zderzeń elektronów z pozytronami. W ich wyniku będzie można odtworzyć warunki, jakie panowały w momencie Wielkiego Wybuchu. Koszt budowy urządzenia oceniono na 6,7 miliarda dolarów. W prace projektowe zaangażowanych jest 60 naukowców z całego świata. Koncepcja akceleratora jest już opracowana, a uczeni zastanawiają się, w jaki sposób obniżyć koszty jego budowy. Warto zwrócić uwagę na miejsce ogłoszenia zamiarów wybudowania akceleratora – Instytut Fizyki Wysokich Energii w Pekinie. Oznacza to, że po dziesiątkach lat dominacji na tym polu USA i Europy, na scenę wkracza Azja. Badaniami takimi zainteresowane są przede wszystkim Chiny i Japonia. Początkowo Międzynarodowy Zderzacz Liniowy będzie miał długość 32 kilometrów, a przyspieszane elektrony nabywałyby energię rzędu 500 miliardów elektronowoltów. Później może zostać wydłużony do 50 kilometrów, a energia elektronów zwiększyłaby się do biliona elektronowoltów. Międzynarodowy Zderzacz Liniowy (ILC) stanowiłby uzupełnienie Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), który powstanie pod Genewą. LHC, gdy pod koniec bieżącego roku rozpocznie pracę, będzie najpotężniejszym tego typu urządzeniem na świecie. Wykorzystywane w nim wiązki protonów będą miały energię rzędu 7 bilionów elektronowoltów, a fizycy mają nadzieję, że LHC pozwoli im udowodnić istnienie tzw. bozonów Higgsa. Wydawałoby się, że powstanie LHC uczyni zbędnym budowanie Międzynarodowego Zderzacza Liniowego. Nic bardziej błędnego. LHC wykorzystuje protony, które składają się z mniejszych elementów: kwarków i gluonów. Informacje uzyskane ze zderzeń protonów są mocno zakłócone przez te liczne i różniące się od siebie cząstki. ILC posłużyłby do dokładniejszego sprawdzania danych i teorii powstałych dzięki pracy LHC. Wykorzystywane w nim elektrony i pozytrony są bowiem "czystymi” cząstkami, więc informacje nie będą zakłócane. Głównym problemem pozostaje finansowanie budowy Międzynarodowego Zderzacza Liniowego. Z tego też powodu najprawdopodobniej do rozpoczęcia jego budowy dzielą nas całe lata. Uczeni określili już trzy miejsca, w których mógłby zostać zbudowany. Są to okolice instytutu CERN pod Genewą, laboratorium im. Fermiego w Batavii w stanie Illinois oraz góry Japonii.