Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Wyjątkowy tetrakwark z podwójnym otwartym powabem

Rekomendowane odpowiedzi

Podczas Konferencji nt. Fizyki Wysokich Energii Europejskiego Towarzystwa Fizycznego poinformowano o odkryciu w CERN-ie nowej egzotycznej cząstki oznaczonej Tcc+. To tetrakwark, hadron zawierający dwa kwarki i dwa antykwarki. Jest najdłużej żyjącą ze wszystkich egzotycznych cząstek i pierwszym tetrakwarkiem, składającym się z dwóch ciężkich kwarków i dwóch lekkich antykwarków.

Kwarki to podstawowe cegiełki materii. Łączą się m.in. w bariony, takie jak proton i neutron, złożone z trzech kwarków cz w mezony, składające się z kwarka i antykwarka. W ostatnich latach informowaliśmy o odkryciu kolejnych egzotycznych cząstek, złożonych z czterech (tetra-) i pięciu (penta-) kwarków.

Dotychczas poznaliśmy kilkanaście tetrakwarków, jednak ten najnowszy jest wyjątkowy. Składa się z dwóch kwarków powabnych oraz antykwarka górnego i dolnego. To pierwszy tetrakwark z dwoma kwarkami powabnymi, które nie zostały zrównoważone antykwarkami powabnymi. Fizycy mówią tutaj o „otwartym powabie”. W tym przypadku mamy więc do czynienia z „podwójnym otwartym powabem”. Cząstki zawierające kwark powabny i antykwark powabny niosą zaś „ukryty powab”.

Tcc+ ma więcej wyjątkowych właściwości. Jest pierwszym tetrakwarkiem z dwoma ciężkimi kwarkami i dwoma lekkimi antykwarkami. Zgodnie z obowiązującymi teoriami, takie cząstki rozpadają się do mezonów, tworzonych przez ciężki kwark i lekki antykwark. Niektóre teorie mówią, że masa takiego tetrakwarka powinna być bardzo zbliżona do masy obu mezonów, w które tetrakwark się rozpada. Podobieństwo masy powoduje, że rozpad tego typu tetrakwarków jest dość trudny, skutkując ich dłuższym życiem. I rzeczywiście, badacze z LHCb zauważyli, że Tcc+ jest najdłużej istniejącym egzotycznym hadronem jaki znamy.

Odkrycie to otwiera drogę do poszukiwań jeszcze cięższych cząstek tego typu, gdzie w miejscu jednego lub obu kwarków powabnych będzie znajdował się kwark niski. Z obliczeń wynika, że cząstka zawierająca dwa kwarki niskie byłaby szczególnie interesująca, gdyż jej masa powinna być mniejsza niż suma mas jakiejkolwiek pary mezonów B. To by oznaczała, że cząstka taka nie mogłaby się rozpaść za pośrednictwem oddziaływań silnych. Do jej rozpadu mogłoby dojść za pośrednictwem oddziaływań słabych, a to by oznaczało, że jej czas życia byłby o wiele rzędów wielkości dłuższy niż jakiegokolwiek znanego egzotycznego hadronu.

Nowy tetrakwark to bardzo dobry obiekt do dalszych badań. Rozpada się w dość łatwe do wykrycia cząstki, emitując przy tym niewielką ilość energii, dzięki czemu możliwe będzie bardzo dokładne badanie Tcc+. Będzie on zatem stanowił dobry obiekt do testowania obowiązujących modeli teoretycznych.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

wiem, że to badania fundamentalne ale jakie praktyczne zastosowanie ma wiedza o tetrakwarkach i pentakwarkach ?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

W zasadzie żadne poza testowaniem modelu standardowego MS, który jeśli chodzi o naszą powszechnie występującą materię (nazwę ją codzienną) jest dobrze zweryfikowany - więc w zasadzie żadne.
No ale nawet mając już te fundamenty - nie jesteśmy w stanie wymodelować bardziej skomplikowanych układów - więc warto je badać.
Ponadto jak już zbudowano LHC - to niech coś robi :)
Do początku XXI wieku badaliśmy tę codzienną materię która składa się na obserwowany przez nas świat. Finałem był bozon Higgsa, a właściwie bardziej pole Higgsa. Tego nam brakowało żeby MS zaczął w pełni działać - to był mechanizm nadający cząstkom fundamentalnym masę (nie protonowi czy neutronowi).
No więc na dziś o materii z którą się spotykamy codziennie - wiemy wszystko na poziomie fundamentów, chociaż samych fundamentów nie rozumiemy. Znamy własności - nie wiemy skąd pochodzą i dlaczego są takie a nie inne.
Z neutrinami mamy jeszcze problem bo ich własności masowych nie znamy - bo nie wiemy jak zmierzyć :) je wystarczająco dokładnie. Małe są skurczybyki.
W pewien sposób badania obecnie przesuwają się w stronę badania czegoś co normalnie nie istnieje i nie będzie mieć normalnych zastosowań.
Jest taka bajka że jak zbadamy nieistniejące lepiej to zacznie istnieć :) Ale to bajka.
Dlatego stoimy w miejscu w zasadzie. 
Wbrew optymistom nie musi być tak że będziemy w stanie zbudować narzędzia które pozwolą nam sięgnąć tam gdzie nie można sięgnąć.
Cały nasz postęp to jest budowa coraz lepszych młotków żeby manipulować coraz mniejszymi fragmentami materii żeby budować coraz lepsze młotki.
Tylko że młotki się kończą na poziomie cząstek fundamentalnych. A optymiści wierzą że bez narzędzi można badać dalej.

Nauka bez techniki nie idzie do przodu, technika bez nauki nie idzie do przodu.
Technika nam się kończy na atomach, ale używając różnych sztuczek dało się trochę głębiej zajrzeć. Sztuczki się też już skończyły.
Stoimy. Niektórzy po prostu potrzebują więcej czasu żeby zauważyć że stoją.
Można oczywiście iść dalej w świecie fantazji. Ale bez eksperymentów to jest tylko fantazja.
Być może przy większych energiach poznamy 4 generację cząstek. Fajnie by było bo to by np. wyjaśniło czemu są tylko trzy :) ano dlatego że ilość generacji zależy od energii jaką dysponujemy a nie od innych ukrytych mechanizmów.
Jeżeli kwark szczytowy ma masę 173GeV to taki kolejny kwark mógłby mieć masę wielu TeV. Poszczególne generacje różni tylko masa czyli energia, co zresztą koresponduje z wizją wzbudzeń odpowiednich pól.
Dalej: elektron jest trwały, ale taon znika po bilionowej części sekundy. Zatem wyższe energie z krótszymi czasami żyć są na razie poza naszym zasięgiem obserwacyjnym.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
W dniu 31.07.2021 o 00:15, Ergo Sum napisał:

wiem, że to badania fundamentalne ale jakie praktyczne zastosowanie ma wiedza o tetrakwarkach i pentakwarkach ?

Mam wrażenie, że podobne pytania już zadawałaś i dostałaś odpowiedzi. Ale jeśli nie, to sama też już sobie odpowiedziałaś. Zastosowania praktyczne są fundamentalne.

Nie mogłabyś teraz napisać swojego pytania na komputerze, gdyby ktoś kiedyś nie zaczął badać fundamentalnych właściwości elektronów. Bardzo rzadko daje się od razu wykorzystać nowe odkrycie. Po odkryciu elektronów, nikt nie wiedział do czego mogą się one przydać. Można by więc zapytać, po co u licha odkrywali elektrony, skoro nie wiedzieli do czego mogą się przydać? Tylko że, skąd mielibyśmy wiedzieć, czy elektrony do czegoś się przydadzą, jeśli byśmy ich nie odkryli?

Skąd masz wiedzieć jakie zastosowanie może mieć młotek, jeśli nie wiesz co to jest młotek i nie wiesz jakie ma właściwości, bo nikt go jeszcze nie wynalazł?

Masz więc problem ze zrozumieniem podstawowych zjawisk przyczynowo-skutkowych. Niestety wielu ludzi ma ten problem, a ja nie wiem dlaczego to jest takie trudne do zrozumienia.

Każde nowe odkrycie daje taki skutek, że poszerza naszą wiedzę, a poszerzanie naszej wiedzy daje taki skutek, że tworzymy coraz to nowe narzędzia, aby żyło nam się łatwiej. Udoskonalamy komunikację, medycynę, transport itd. itp. Kto wie, czy jakiś tetrakwark, albo "cudo-kwark" nie okaże się kiedyś np. lepszym nośnikiem energii od elektronów? Jak mielibyśmy to wszytko osiągnąć, jeśli nadal rzucalibyśmy kamieniami w mamuty, aby zdobyć pożywienie? Chociaż rzucanie kamieniami to już dla niektórych zwierząt jest zaawansowana technologia.

  • Pozytyw (+1) 1

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
2 hours ago, Sławko said:

Skąd masz wiedzieć jakie zastosowanie może mieć młotek, jeśli nie wiesz co to jest młotek i nie wiesz jakie ma właściwości, bo nikt go jeszcze nie wynalazł? Masz więc problem ze zrozumieniem podstawowych zjawisk przyczynowo-skutkowych. Niestety wielu ludzi ma ten problem, a ja nie wiem dlaczego to jest takie trudne do zrozumienia.

Myślę, że ta analogia ma potencjał :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
4 godziny temu, Sławko napisał:

Skąd masz wiedzieć jakie zastosowanie może mieć młotek, jeśli nie wiesz co to jest młotek i nie wiesz jakie ma właściwości, bo nikt go jeszcze nie wynalazł?

Z drugiej strony, po co wynajdywać młotek, jeśli nie ma żadnej potrzeby, którą by on zaspokajał? :) Mówi się, że to potrzeba jest matką wynalazków ;) Więc pewnie można by alternatywnie powiedzieć, że badanie kwarków i reszty jest po to, aby zaspokoić naszą potrzebę np. głębszego zrozumienia lub tp. :) Zapewne po dokładniejszej analizie by się okazało, że jest to w dużym stopniu równoważne Waszemu sposobowi myślenia (tylko stosowanie "innego nazewnictwa"), niemniej jednak nie w stu procentach i mam wątpliwości, czy trafna jest w tym wypadku taka od razu stawiana diagnoza, że inaczej patrząca na sprawę osoba ma "problem ze zrozumieniem podstawowych zjawisk przyczynowo-skutkowych" :)

 

Edytowane przez darekp

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Sławko - rzeczywiście nie wiesz co to jest ten młotek :)

Ale generalnie poziom wiedzy naukowej ludzkości jest już taki że ludzkość przynajmniej wie.

Cytat

Tylko że, skąd mielibyśmy wiedzieć, czy elektrony do czegoś się przydadzą, jeśli byśmy ich nie odkryli?

Historia związana z elektronami jest taka że najpierw odkryto wiele zastosowań a później odkryto elektrony :)
1897 to data odkrycia elektronu. A data powstania pierwszego elektrycznego pojazdu to ok. 1830 rok.
Więc tak, używaliśmy elektronów na długo przed ich odkryciem.
Podaj jeden przykład użycia czegoś czego nie ma :)
A to co jest już znamy.
Tak wiem że nie zrozumiałeś o czym piszę. Może jednak ktoś inny zrozumiał.

6 godzin temu, Sławko napisał:

Każde nowe odkrycie daje taki skutek, że poszerza naszą wiedzę, a poszerzanie naszej wiedzy daje taki skutek, że tworzymy coraz to nowe narzędzia,

To bardzo naiwne podejście. Wiesz czemu uczy się wciąż o atomach? Dlatego że nie ma żadnego narzędzia które by było zbudowane z czegoś bez atomów.
I mimo setek odkryć rzeczy mniejszych niż atomy - dalej nie ma takiego narzędzia. Atomy to jest granica manipulowania materią.
I żadne odkrycia tej granicy nie zmienią.
Chcesz jak rozumiem mnie pokonać w jedynej kategorii gdzie każdy idiota może wygrać czyli w kategorii: czego ludzkość jeszcze nie wynalazła - tu każdy może napisać cokolwiek bo nikt nie wie czego ludzkość nie wynalazła.
A ja chę walczyć w kategorii naukowej czyli tego co ludzkość już wynalazła czy odkryła.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Całe szczęście, że ty thikim wiesz co to jest młotek, więc może mi "młotkowi" wytłumaczysz :)

2 godziny temu, thikim napisał:

Dlatego że nie ma żadnego narzędzia które by było zbudowane z czegoś bez atomów.

Mądrala z ciebie i myślisz, że jak dużo mówisz, to mądrze mówisz. Ale nie każde narzędzie, którym się posługujemy zbudowane jest z atomów. Choćby wspomniane elektrony, czy fotony - czyli popularnie mówiąc: światło. Nie są zbudowane z atomów, a są narzędziami w naszych "rękach", np. cięcie laserem. Zaraz mi powiesz, że to nie światło jest narzędziem, a laser - nie, nie laser, narzędziem jest światło. Cała reszta to tylko narzędzie do wytworzenia odpowiedniej wiązki światła.

2 godziny temu, thikim napisał:

najpierw odkryto wiele zastosowań a później odkryto elektrony

Owszem, to prawda. Jest wiele wynalazków, które poprzedziły odkrycia naukowe. I co z tego? Kamieniem też możesz się posłużyć i nie potrzebna ci do tego wiedza o atomach, mimo, że jest z nich zbudowany. Światłem ludzkość również posługiwała się od wieków, czy ogniem, nie wiedząc czym są i jaka jest ich natura.
Dopiero odkrycie natury elektronu pozwoliło ludzkości świadomie z nich korzystać. A nawet w tych elektronach jest jeszcze wiele spraw, których nie do końca rozumiemy, więc jest jeszcze sporo do odkrycia i wymyślenia nowych zastosowań.

2 godziny temu, thikim napisał:

A ja chę walczyć w kategorii naukowej czyli tego co ludzkość już wynalazła czy odkryła.

To walcz. Tylko co chcesz odkryć w czymś, co jest już odkryte? Co chcesz wynaleźć w wynalezionych wynalazkach? Może koło na nowo?

4 godziny temu, darekp napisał:

Z drugiej strony, po co wynajdywać młotek, jeśli nie ma żadnej potrzeby, którą by on zaspokajał?

Przyczyną wynalezienia młotka, była właśnie taka potrzeba "żeby czymś lepiej przywalić", więc nie ma żadnej "z drugiej strony". To ta sama strona przyczynowo-skutkowa.

Edytowane przez Sławko

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
44 minuty temu, Sławko napisał:
5 godzin temu, darekp napisał:

Z drugiej strony, po co wynajdywać młotek, jeśli nie ma żadnej potrzeby, którą by on zaspokajał?

Przyczyną wynalezienia młotka, była właśnie taka potrzeba "żeby czymś lepiej przywalić", więc nie ma żadnej "z drugiej strony". To ta sama strona przyczynowo-skutkowa.

Edytowane 31 minut temu przez Sławko

Z powyższym się w pełni zgadzam. Obaj (powyżej) napisaliśmy o tym samym. Że najpierw była potrzeba "przywalenia lepiej" i ona była przyczyną wynalezienia młotka.

Jednakże pytanie, które napisałeś wcześniej:

9 godzin temu, Sławko napisał:

Skąd masz wiedzieć jakie zastosowanie może mieć młotek, jeśli nie wiesz co to jest młotek i nie wiesz jakie ma właściwości, bo nikt go jeszcze nie wynalazł?

dla mnie zawiera (być może interpretuję coś inaczej niż Ty, ale w takim razie proszę o wyjaśnienie) mniej więcej taki przekaz: najpierw trzeba wyprodukować młotek, potem zbadać jego właściwości i dopiero po zbadaniu okaże się do czego on się nadaje. To wygląda na bardzo nieefektywny sposób tworzenia wynalazków, bo większość wynalazków, które wyprodukujemy nie zastanawiając się nad potrzebą, będzie prawdopodobnie bezużyteczna. Oczywiście w praktyce też tak się czasem zdarza, że ktoś prowadzi np. jakieś badania naukowe nie zastanawiając się nad ich praktyczną przydatnością, nawet nie wierząc, że wyniki kiedykolwiek do czegoś się przydadzą, a jednak po jakimś czasie okazuje się, że te wyniki mają znaczenie praktyczne. A poza tym... chyba Henry Ford powiedział kiedyś, że dopóki ludziom nie pokazał wyprodukowanego przez siebie samochodu, oni pragnęli mieć tylko większe i silniejsze konie:) Steve Jobs z tego co pamiętam coś podobnego powiedział kiedyś o komputerach Apple. Więc tak bywa, jest jakaś "inna strona", która czasem się przydaje (przynajmniej tak na pierwszy rzut oka to wygląda). Tylko jej przydatność jest jakby bardziej dyskusyjna.

Ale, tak już jak napisałem, być może jest tu kwestia, że coś inaczej zinterpretowałem i trzeba "uzgodnić terminologię"(?)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
21 godzin temu, darekp napisał:
W dniu 2.08.2021 o 12:40, Sławko napisał:

Skąd masz wiedzieć jakie zastosowanie może mieć młotek, jeśli nie wiesz co to jest młotek i nie wiesz jakie ma właściwości, bo nikt go jeszcze nie wynalazł?

dla mnie zawiera (być może interpretuję coś inaczej niż Ty, ale w takim razie proszę o wyjaśnienie) mniej więcej taki przekaz: najpierw trzeba wyprodukować młotek, potem zbadać jego właściwości i dopiero po zbadaniu okaże się do czego on się nadaje.

To był trochę skrót myślowy, być może mało precyzyjny. Nie sądziłem, że będziesz go tak dokładnie drążył. Chodziło mi o pokazanie, że właśnie tak się nie robi, więc w pełni się z Tobą zgadzam. Chciałem tu wskazać pewien bezsens zapętlenia logiki. Np. w rodzaju "po co budować ścieżki rowerowe skoro nikt nimi nie jeździ", a jak ludzie mają nimi jeździć, skoro ich nie ma.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      CERN podjął pierwsze praktyczne działania, których celem jest zbudowania następcy Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC). Future Circular Collider (FCC) ma mieć 91 kilometrów długości, a plany zakładają, że jego tunel będzie miał 5 metrów średnicy. Urządzenie będzie więc ponaddtrzykrotnie dłuższe od LHC. Akcelerator, który ma powstać w granicach Francji i Szwajcarii, będzie tak olbrzymi, by osiągnąć energię zderzeń sięgającą 100 TeV (teraelektronowoltów). Energia zderzeń w LHC wynosi 14 TeV.
      Specjaliści z CERN przeprowadzili już analizy teoretyczne, a obecnie rozpoczynają etap działań polowych. Miejsca, w których mają przebiegać FCC zostaną teraz poddane ocenie środowiskowej, a następnie przeprowadzone zostaną szczegółowe badania sejsmiczne i geotechniczne. Trzeba w nich będzie uwzględnić również osiem naziemnych ośrodków naukowych i technicznych obsługujących olbrzymią instalację.
      Po ukończeniu wspomnianych badań, a mogą one zająć kilka lat, 23 kraje członkowskie CERN podejmą ostateczną decyzję dotyczącą ewentualnej budowy FCC. Poznamy ją prawdopodobnie za 5–6 lat. W FCC mają być początkowo zderzane elektrony i pozytony, a następnie również hadrony.
      Zadaniem FCC ma być m.in. znalezienie dowodu na istnienie ciemnej materii, szukanie odpowiedzi na pytanie o przyczyny przewagi ilości materii nad antymaterią czy określenie masy neutrino.
      Fizycy przewidują, że możliwości badawcze Wielkiego Zderzacza Hadronów wyczerpią się około połowy lat 40. Problem z akceleratorami polega na tym, że niezależnie od tego, jak wiele danych dzięki nim zgromadzisz, natrafiasz na ciągle powtarzające się błędy. W latach 2040–2045 osiągniemy w LHC maksymalną możliwą precyzję. To będzie czas sięgnięcia po potężniejsze i jaśniejsze źródło, które lepiej pokaże nam kształt fizyki, jaką chcemy zbadać, mówi Patrick Janot z CERN.
      W 2019 roku szacowano, że koszt budowy FCC przekroczy 21 miliardów euro. Inwestycja w tak kosztowne urządzenie spotkała się z krytyką licznych specjalistów, którzy argumentują, że przez to może zabraknąć funduszy na inne, bardziej praktyczne, badania z dziedziny fizyki. Jednak zwolennicy FCC bronią projektu zauważając, iż wiele teoretycznych badań przekłada się na życie codzienne. Gdy stworzono działo elektronowe, powstało ono na potrzeby akceleratorów. Nikt nie przypuszczał, że dzięki temu powstanie telewizja. A gdy tworzona była ogólna teoria względności, nikomu nie przyszło do głowy, że będzie ona wykorzystywana w systemie GPS, zauważa Janot. Wśród innych korzyści zwolennicy budowy FCC wymieniają fakt, że zachęci on do trwającej dziesięciolecia współpracy naukowej. Zresztą już obecnie z urządzeń CERN korzysta ponad 600 instytucji naukowych i uczelni z całego świata.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Na zakończonej przed dwoma dniami Recontres de Moriond, organizowanej od 1966 roku dorocznej konferencji, podczas której omawiane są najnowsze osiągnięcia fizyki, naukowcy CERN-u poinformowali o zaobserwowaniu jednoczesnego powstania czterech kwarków wysokich (kwarków t). To rzadkie wydarzenie zarejestrowały zespoły pracujący przy eksperymentach ATLAS i CMS, a może ono pozwolić na badanie zjawisk fizycznych wykraczających poza Model Standardowy.
      Co niezwykle ważne, obserwacje dokonane zarówno przez ATLAS jak i CMS przekraczają statystyczny poziom ufności 5σ, przy którym można mówić o dokonaniu odkrycia. W przypadku ATLAS poziom ten wyniósł 6.1σ, a w przypadku CMS – 5.5σ.
      Kwark wysoki to najbardziej masywna cząstka Modelu Standardowego, a to oznacza, że jest najsilniej powiązana z bozonem Higgsa. Dzięki temu kwarki t to najlepsze cząstki mogące posłużyć do badania fizyki poza Modelem Standardowym.
      Najczęściej kwarki t obserwowane są w parach z odpowiadającym im antykwarkiem. Czasem powstają samodzielnie. Według Modelu Standardowego istnieje możliwość jednoczesnego powstania czterech kwarków wysokich czyli dwóch par składających się z kwarka i antykwarka. Jednak prawdopodobieństwo takiego zdarzenia jest 70 tysięcy razy mniejsze niż prawdopodobieństwo powstania pary kwark-antykwark. Zatem uchwycenie czterech kwarków t jest niezwykle trudne.
      ATLAS już w roku 2020 i 2021 zarejestrował pewne sygnały sugerujące, że doszło do jednoczesnego powstania czterech kwarków t, a CMS wykrył taki sygnał w 2022 roku, jednak dotychczas poza pewnym wskazówkami, nigdy nie zdobyto pewności. Nie zarejestrowano takiego wydarzenia.
      Nie dość, że to rzadkie wydarzenie, jest ono trudne do zarejestrowania. Fizycy, rozglądając się za konkretnymi cząstkami, szukają ich sygnatur, czyli produktów rozpadu. Kwark t rozpada się na bozon W i kwark niski (kwark b), a bozon W rozpada się następnie albo na naładowany lepton i neutrino, albo na parę kwark-antykwark. A to oznacza, że sygnatura wydarzenia, w ramach którego jednocześnie powstały cztery kwarki t może zawierać od 0 do 4 naładowanych leptonów i do 12 dżetów powstających w wyniku hadronizacji kwarków. Znalezienie takiej sygnatury jest więc trudne.
      Na potrzeby badań naukowcy z ATLAS i CMS wykorzystali nowatorskie techniki maszynowego uczenia, dzięki którym algorytm wyłowił z olbrzymiej ilości danych te informacje, które mogły być sygnaturami powstania czterech kwarków t. Skoro się to udało, naukowcy mają nadzieję, że podczas obecnie trwającej kampanii badawczej – Run 3 – zarejestrowanych zostanie więcej tego typu zdarzeń. Run 3 potrwa, z przerwami, do końca 2025 roku. W grudniu 2025 Wielki Zderzacz Hadronów zostanie zamknięty, a przerwa potrwa aż do lutego 2029.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Wielki Zderzacz Hadronów, a dokładniej jeden z jego mniejszych eksperymentów – LHCb – zarejestrował nowy rodzaj pentakwarka oraz nigdy wcześniej nie widzianą parę tetrakwarków, w skład której wchodzi nowy typ tetrakwarka. Tym samym rodzina hadronów powiększyła się o trzech egzotycznych członków.
      Kwarki to cząstki elementarne. Zwykle kwarki łączą się w grupy po dwa lub trzy, tworząc hadrony. Z trzech kwarków składają się np. protony i neutrony tworzące jądro atomu. Czasem jednak kwarki łączą się w grupy po cztery czy pięć, wówczas mówimy o tetra- i pentakwarkach. ich istnienie przewidziano teoretycznie w tym samym czasie, co istnienie „zwykłych” hadronów. Jednak tetra- i pentakwarki obserwujemy dopiero od początku obecnego wieku.
      Większość odkrytych tetra- i pentakwarków zawiera kwark powabny i antykwark powabny, a pozostałe kwarki to kwark górny, dolny, dziwny lub ich antycząstki. Jednak w ciągu ostatnich lat naukowcy przy LHCb zaczęli rejestrować inne rodzaje egzotycznych hadronów.
      Tak jest i tym razem. Uczeni z LHCb poinformowali właśnie, że podczas rozpadu mezonów B o ładunku ujemnym, zarejestrowano pentakwarka złożonego z kwarka powabnego, antykwarka powabnego oraz kwarków górnego, dolnego i dziwnego. To pierwszy znany pentakwark zawierający kwark dziwny. Poziom ufności (σ) wynosi w przypadku tej obserwacji wynosi 15, czyli znacznie więcej niż sigma 5 przy którym fizycy mówią o odkryciu nowej cząstki.
      Drugie odkrycie to podwójnie naładowany tetrakwark o otwartym powabie, składający się z kwarka powabnego, antykwarka dziwnego, kwarka górnego i antykwarka dolnego. Towarzyszył mu neutralny tetrakwark. W przypadku tetrakwarka podwójnie naładowanego σ=6,5, a w przypadku jego towarzysza jest to 8, więc w obu przypadkach możemy mówić o odkryciu. To pierwszy raz, gdy odkryto parę tetrakwarków.
      Im więcej badań przeprowadzamy, tym więcej odkrywamy egzotycznych hadronów. To podobna sytuacja jak w latach 50. ubiegłego wieku, gdy naukowcy trafili na całe „zoo cząstek”, dzięki czemu w latach 60. mogli stworzyć kwarkowy model hadronów. Teraz tworzymy „zoo cząstek 2.0”" – powiedział koordynator projektu LHCb Niels Tuning.
      Obecnie niektóre modele teoretyczne opisują egzotyczne hadrony jako pojedyncze cząstki składające się ze ściśle powiązanych ze sobą kwarków. Natomiast według innych modeli są to pary luźno powiązanych standardowych hadronów, tworzących struktury podobne do molekuł. Dopiero kolejne badania pozwolą odpowiedzieć na pytanie, czym naprawdę są egzotyczne hadrony.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z CERN-u dokonali najbardziej precyzyjnych pomiarów masy kwarka górnego. To najcięższa z cząstek elementarnych, a poznanie jej masy jest niezbędne do poznania zasad funkcjonowania wszechświata w najmniejsze skali.
      Najnowsze wyniki uzyskane przez zespół pracujący przy eksperymencie CMS (Compact Muon Solenoid) w Wielkim Zderzaczu Hadronów pozwoliły na poznanie masy kwarka górnego z dokładnością około 0,27%. Tak olbrzymią precyzję udało się osiągnąć dzięki wykorzystaniu  nowych metod analitycznych oraz poprawienia procedur dotyczących radzenia sobie z niepewnościami pomiaru.
      Znajomość masy najcięższej z cząstek to kluczowy element, który pozwoli przetestować matematyczną spójność całego modelu cząstek elementarnych. Na przykład, jeśli znalibyśmy dokładną masę bozonu W i bozonu Higgsa, moglibyśmy – korzystając z Modelu Standardowego – poznać dokładną masę kwarka górnego. Podobnie działa to w drugą stronę – poznanie dokładnej masy kwarka górnego i bozonu Higgsa, pozwoli na wyliczenie dokładnej masy bozonu W. Fizyka teoretyczna dokonała na tym polu olbrzymich postępów, jednak wciąż trudno jest dokładnie określić masę kwarka górnego. Tymczasem dla zrozumienia wszechświata, a szczególnie jego stabilności, potrzebujemy jak najbardziej precyzyjnych informacji o masie bozonu Higgsa i kwarka górnego. Z dotychczas dostępnych informacji na temat masy kwarka górnego wiemy, że wszechświat znajduje się bardzo blisko stanu metastabilnego. Jeśli masa kwarka górnego byłaby minimalnie inna, wszechświat w długim terminie byłby mniej stabilny i mógłby zakończyć swój żywot podczas gwałtownego wydarzenia podobnego do Wielkiego Wybuchu.
      Podczas ostatnich badań naukowcy z CMS wykorzystali dane zebrane przez CMS w 2016 roku podczas zderzeń protonów. Wzięli pod uwagę pięć różnych właściwości zderzeń, podczas których powstawała para kwarków górnych. Właściwości te zależą właśnie od masy kwarka górnego. Dotychczas przy tego typu badaniach pod uwagę brano trzy właściwości. Ponadto naukowcy przeprowadzili ekstremalnie precyzyjną kalibrację danych z CMS, dzięki czemu lepiej zrozumieli wszelkie niepewności pomiaru i ich wzajemne zależności. Po przeprowadzeniu odpowiednich obliczeń stwierdzili, że masa kwarka górnego wynosi 171,77±0,38 GeV. Jest ona zatem zgodna zarówno z wcześniejszymi pomiarami, jak i z założeniami Modelu Standardowego.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Czy neutrinowe oczy ludzkości, obserwatoria takie jak IceCube na Antarktydzie, naprawdę widzą neutrina napływające z głębi kosmosu? Odpowiedź zaczynają przynosić między innymi eksperymenty przy akceleratorze LHC, gdzie bada się wewnętrzną strukturę protonów. Zgodnie z najnowszym modelem, opracowanym przez fizyków z IFJ PAN, struktura ta wydaje się być bogatsza o cząstki powabne w stopniu, który ziemskim obserwatorom neutrin może utrudnić interpretację tego, co widzą.
      Wbrew popularnym wyobrażeniom, proton może się składać nie z trzech, ale nawet z pięciu kwarków. Dodatkową parę tworzą wtedy kwark i antykwark powstałe w interakcjach gluonów we wnętrzu protonu. Od dawna przypuszczano, że te „nadmiarowe” pary mogą niekiedy być zbudowane nawet z tak masywnych kwarków i antykwarków jak powabne. Teraz się okazuje, że uwzględnienie wewnętrznego powabu protonów pozwala dokładniej opisać przebieg zjawisk zarejestrowanych niedawno w jednym z niskoenergetycznych eksperymentów w detektorze LHCb przy Wielkim Zderzaczu Hadronów. Stosowny model teoretyczny zaprezentowali fizycy z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie na łamach czasopisma „Physical Review D”.
      Szkolne podręczniki malują obraz protonu jako cząstki będącej prostym zlepkiem trzech kwarków: dwóch górnych oraz jednego dolnego, sklejonych oddziaływaniami silnymi przenoszonymi przez gluony. W fizyce tak uproszczony model nie zrobił długiej kariery. Już w końcu lat 80. ubiegłego wieku okazało się, że aby wytłumaczyć obserwowane zjawiska trzeba uwzględnić lekkie kwarki pochodzące z chmury mezonowej w nukleonie (są to tzw. wyższe stany Flocka). Co zaskakujące, efekt wcale nie jest marginalny: może stanowić nawet poprawkę na poziomie 30% w stosunku do prostego modelu trzykwarkowego. Niestety, dotychczas nie potrafiono określić, jak duży jest analogiczny wkład kwarków powabnych.
      Nasze wcześniejsze modele powstawania powabu wielokrotnie wykazywały się zgodnością z eksperymentami. Przy dużych energiach zderzeń protonów, gdy w LHC wzajemnym oddziaływaniom poddawano ich dwie przeciwbieżne wiązki, potrafiliśmy całkiem dobrze opisać produkcję par z udziałem kwarków i antykwarków powabnych. Rzecz jednak w tym, że choć tworzyły się one w trakcie zderzeń protonów, nie pochodziły z ich wnętrz. Powstawały wskutek fuzji gluonów nieco wcześniej wyemitowanych przez protony, mówi prof. dr hab. Antoni Szczurek (IFJ PAN).
      Nadzieję na postęp w tropieniu powabu wewnątrz samych protonów przyniosły niedawne pomiary zrealizowane w detektorze LHCb z użyciem pojedynczej wiązki protonów, wycelowanej w nieruchomą, gazową tarczę z helu bądź argonu.
      Gdy w LHC dochodzi do zderzeń przy największych energiach, spora część cząstek będących produktami kolizji protonów porusza się w kierunku 'do przodu', wzdłuż wiązek protonów. W rezultacie trafiają w obszar, gdzie z przyczyn technicznych nie ma detektorów. Tymczasem zderzenia protonów z jądrami helu, które właśnie poddaliśmy analizie, zachodziły przy energiach nawet kilkadziesiąt razy mniejszych od maksymalnych osiąganych przez LHC. Produkty zderzeń rozbiegały się pod większymi kątami, bardziej na boki, w konsekwencji były rejestrowane w detektorach i mogliśmy się im przyjrzeć, wyjaśnia dr Rafał Maciuła (IFJ PAN).
      Do opisu danych z eksperymentu w detektorze LHCb krakowscy fizycy użyli modelu rozbudowanego o możliwość wybicia z wnętrza protonu kwarku lub antykwarku powabnego. Wyliczenie prawdopodobieństwa takiego procesu z zasad pierwszych nie było możliwe. Badacze postanowili więc sprawdzić, przy jakich wartościach prawdopodobieństwa zgodność przewidywań modelu z zarejestrowanymi danymi będzie największa. Otrzymany wynik sugerował, że wkład par powabnych we wnętrzu protonu nie jest większy niż około 1%.
      Po wybiciu z wnętrza protonu powabna para kwark-antykwark szybko się zmienia w krótkożyjące mezony i antymezony D0, te zaś produkują kolejne cząstki, w tym neutrina. Fakt ten zainspirował fizyków z IFJ PAN do skonfrontowania nowego modelu z danymi zarejestrowanymi przez obserwatorium neutrinowe IceCube na Antarktydzie.
      Obecnie dzięki stosowanym technikom naukowcy z IceCube mają pewność, że jeśli rejestrują neutrino o ogromnej energii (rzędu setek teraelektronowoltów), to oznacza, że cząstka pochodziła z głębi kosmosu. Przyjmuje się ponadto, że neutrina o nieco niższych, ale wciąż rzadko spotykanych dużych energiach, również mają naturę kosmogeniczną. Jeśli jednak z wnętrza protonu można wybić powabną parę kwark-antykwark, rozpadającą się w kaskadzie zawierającej wysokoenergetyczne neutrina, ta interpretacja może zostać podważona. Neutrina w pewnym zakresie energetycznym, rejestrowane obecnie, mogą bowiem pochodzić nie z kosmosu, ale właśnie z kaskad inicjowanych zderzeniami cząstek pierwotnego promieniowania kosmicznego z jądrami gazów atmosferycznych. Artykuł analizujący taką możliwość trafił do druku w czasopiśmie „European Physical Journal C”.
      Przy analizie danych z obserwatorium IceCube przyjęliśmy następującą taktykę. Przyjmijmy, że praktycznie wszystkie obecnie rejestrowane neutrina w badanym przez nas zakresie energetycznym pochodzą z atmosfery. Jaki musiałby być wkład powabnych par kwark-antykwark we wnętrzu protonu, abyśmy za pomocą naszego modelu uzyskali zgodność z dotychczasowymi pomiarami? Proszę sobie wyobrazić, że otrzymaliśmy wartość rzędu jednego procenta, praktycznie identyczną z wartością z modelu opisującego zderzenia proton-hel w detektorze LHCb!, mówi dr Maciuła.
      Zbieżność oszacowań dla obu omówionych przypadków nakazuje zachować dużą ostrożność w określaniu źródeł neutrin rejestrowanych przez współczesne obserwatoria. Krakowscy badacze podkreślają jednak, że ich wyniki nakładają tylko górne ograniczenie na wkład kwarków i antykwarków powabnych w strukturę protonu. Jeśli okaże się on mniejszy, przynajmniej część obecnie wykrywanych neutrin o wielkich energiach zachowa swoją kosmiczną naturę. Jeśli jednak górna granica będzie oszacowaniem poprawnym, nasza interpretacja źródeł ich pochodzenia będzie musiała ulec istotnej zmianie, a IceCube okaże się nie tylko obserwatorium astronomicznym, ale również... atmosferycznym.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...