Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Potwierdzono rozbieżności między Modelem Standardowym, a wynikami eksperymentów
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W eksperymencie ATLAS potwierdzono niezwykle interesujące wyniki analiz przeprowadzonych w CMS. Otóż kolejne analizy wskazują, że w Wielkim Zderzaczu Hadronów w wyniku zderzeń protonów powstaje toponium. To mezon utworzony przez – najbardziej masywną cząstkę elementarną i najkrócej istniejący z kwarków – kwark t (wysoki) i antykwark t znajdujące się w stanie quasi-związanym.
Podczas kolizji wysokoenergetycznych protonów w Wielkim Zderzaczu Hadronów standardowo powstają pary kwarków t i ich antykwarków. Badania ich przekroju czynnego jest ważnym elementem testowania Modelu Standardowego i sposobem na poszukiwanie nowych nieznanych cząstek, których Model nie opisuje.
Gdy naukowcy z CMS analizowali w ubiegłym roku dane z lat 2016–2018 dotyczące produkcji par kwark t - antykwark t, zauważyli coś niezwykłego. Ich uwagę zwrócił nadmiar tych par, który może wskazywać na istnienie nieznanej cząstki. Jednak najbardziej intrygujący był fakt, że nadmiar ten pojawił się przy energiach stanowiących dolną granicę zakresu poszukiwań. Wysunęli wówczas hipotezę, że nadmiar ten pochodzi od kwarków wysokich i antykwarków wysokich tworzących stan quasi-związany, zwany toponium.
Kwark wysoki jest samotnikiem. Jako jedyny nie tworzy hadronów. Kwarki u (górny), d (dolny) i s (dziwny) tworzą wszystkie powszechnie występujące hadrony, a kwarki c (powabny) i b (piękny) tworzą rzadkie i krótkotrwałe hadrony rejestrowane w akceleratorach. Kwark t ma tak dużą masę i istnieje tak krótko, że rozpada się, zanim zdąży utworzyć jakikolwiek stan związany. Jednak mechanika kwantowa przewiduje pojawienie się szczególnych okoliczności, w których para kwark t i antykwark t istnieje na dyle długo, że mogą wymienić gluony, tworząc toponium.
Gdy CMS ogłaszał przed kilkoma miesiącami odkrycie, koordynator prac, Andreas Meyer mówił, że uzyskany przez nas przekrój czynny (prawdopodobieństwo) dla naszej uproszczonej hipotezy wynosi 8,8 pb (pikobarnów) ± 15%. Można powiedzieć, że to znacząco powyżej 5 sigma [5 sigma to wartość odchyleń standardowych, powyżej której można ogłosić odkrycie - red.].
Teraz naukowcy z ATLAS poinformowali o wynikach pełnej analizy danych z kampanii RUN-2 prowadzonej w latach 2015–2018. Zauważyli w nich to samo zjawisko, co wcześniej ich koledzy z CMS. Przekrój czynny określili na 9,0 pb ± 15%, co w wysokim stopniu zgadza się z wcześniejszymi danymi.
O ile jednak nie ma wątpliwości, co do istnienia obserwowanych danych, ich interpretacja nastręcza pewne trudności. Istnienie toponium nie jest bowiem jedynym możliwym wyjaśnieniem. Nie można bowiem wykluczyć, że dane wskazują na istnienie cząstki o masie dwukrotnie większej niż masa kwarka t, która powstaje w wyniku zderzeń gluonów i rozpada się na parę kwark t - antykwark t. Dokładna interpretacja danych będzie zależała od możliwości precyzyjnego modelowania interakcji kwarków i gluonów w złożonych środowiskach zderzeń protonów.
Jeśli jednak uda się potwierdzić istnienie toponium, będzie to kolejne poznane kwarkonium, czyli stan utworzony przez kwarka i jego antykwark. Obecnie znamy czarmonium – to kwark powabny (charm) i jego antykwark – oraz bottomonium, czyli kwark spodni (bottom) i antykwark. Czarmonium zostało odkryte w SLAC w 1974 roku, a bottomium znaleziono trzy lata później w Fermilabie.
Źródło: https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/CONFNOTES/ATLAS-CONF-2025-008/
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Wielkim Zderzaczu Hadronów wykonano pierwsze dedykowane pomiary masy bozonu Z. Naukowcy wykorzystali przy tym dane ze zderzeń protonów, które były przeprowadzane w eksperymencie LHCb podczas drugiej kampanii naukowej w 2016 roku. Przeprowadzone w CERN-ie badania to jednocześnie duży postęp w precyzji pomiarów LHC. Pokazuje bowiem, że z tak złożonego środowiska, jakie pojawia się w wyniku zderzeń wysokoenergetycznych protonów, można wyłowić niezwykle precyzyjne dane dotyczące poszczególnych cząstek.
Bozon Z to masywna elektrycznie obojętna cząstka, która pośredniczy w oddziaływaniach słabych, jednych z czterech podstawowych oddziaływań natury. Została ona odkryta w CERN-ie ponad 40 lat temu i odegrała ważną rolę w potwierdzeniu prawdziwości Modelu Standardowego. Jej precyzyjne pomiary, podobnie jak dokładne dane na temat wszystkich cząstek elementarnych, pozwalają nam lepiej poznać fizykę oraz poszukać zjawisk, które mogą wykraczać poza obowiązujące modele.
Na podstawie rozpadów 174 000 bozonów Z zarejestrowanych w LHCb stwierdzono obecnie, że masa spoczynkowa tej cząstki wynosi 91 184,2 megaelektronowoltów (MeV), a precyzja pomiaru wynosi ± 9,5 MeV. Takie wyniki są zgodne z pomiarami wykonanymi w poprzedniku LHC, zderzaczu LEP – gdzie przeprowadzano zderzenia elektronów i pozytonów – oraz w nieczynnym już amerykańskim Tevatronie, który zderzał protony i antyprotony. Co więcej, precyzja obecnego pomiaru jest zgodna z precyzją Modelu Standardowego, wynoszącą 8,8 MeV.
Dotychczas najdokładniejszy wynik – 91 187,6 ± 2,1 MeV – dały pomiary w LEP.
Najnowsze osiągnięcie otwiera drogę do jeszcze bardziej precyzyjnych pomiarów, jakich będzie można dokonać za pomocą przyszłego High-Luminosity LHC oraz do pomiarów za pomocą eksperymentów CMS i Atlas. Wyniki pomiarów z różnych eksperymentów wykonywanych w LHC są od siebie niezależne, co oznacza, że ich średnia wartość będzie obarczona jeszcze mniejszym marginesem niepewności.
High-Luminosity LHC może potencjalnie dokonać jeszcze bardziej dokładnych pomiarów bozonu Z niż LEP. Na początku pracy LHC wydawało się to niemożliwe, mówi rzecznik prasowy LHCb Vincenzo Vagnoni.
Źródło: Measurement of the Z-boson mass, https://arxiv.org/abs/2505.15582
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy od niemal 30 lat zauważono najcięższe jądro rozpadające się metodą emisji protonu, poinformowali naukowcy z Laboratorium Akceleratorowego na Universytecie w Jyväskylä. Poprzednie najcięższe jądro rozpadające się w ten sposób zarejestrowano w 1996 roku. Emisja protonu to rzadki rodzaj rozpadu radioaktywnego, w wyniku którego jądro emituje proton, by stać się bardziej stabilne, mówi doktorantka Henna Kokkonen. To kolejne osiągnięcie młodej uczonej, o którym informujemy.
Henna zaraz po ukończeniu studiów odkryła nieznany izotop astatu, najrzadszego pierwiastka występującego w skorupie ziemskiej. Zauważony przez nią astat-190 był najlżejszym izotopem astatów. Jednocześnie uczona zauważyła sygnały, które mogły świadczyć o pojawieniu się innego nieznanego izotopu, astatu-188. I to właśnie jego dotyczy najnowsze odkrycie. Jak bowiem stwierdziła obecnie Henna, astat-188 – najlżejszy izotop astatu – jest najcięższym pierwiastkiem rozpadającym się poprzez emisję protonu. Dotychczas tytuł ten należał do bizmutu-185.
Astat-188 ma 85 protonów i 103 neutrony. Tak egzotyczne pierwiastki są trudne do badania, gdyż istnieją bardzo krótko i mają niski przekrój czynny, a więc istnieje niewielkie prawdopodobieństwo jego zarejestrowania. "Jądro zostało uzyskane w reakcji fuzji-ewaporacji, poprzez wzbudzenie celu ze srebra za pomocą strumienia jonów strontu-84", wyjaśnia Kalle Auranen.
Badania, prowadzone przez Hennę Kekkonen, są częścią jej pracy doktorskiej i stanowią kontynuację badań, jakie prowadziła na potrzeby magisterki. Bardzo rzadko dochodzi do odkryć izotopów, a ja mam okazję po raz drugi przejść do historii, cieszy się młoda uczona. Każdy eksperyment to wyzwanie, ale to wspaniałe uczucie, gdy może prowadzić badania, które pozwalają nam lepiej zrozumieć materię i strukturę jądra atomowego, dodaje.
Źródło: New proton emitter 188At implies an interaction unprecedented in heavy nuclei
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niewielka pokryta lawą planeta co 30,5 godziny traci tyle materiału, że wystarczyłoby go na wzniesienie Mount Everest. Astronomowie z Massachusetts Institute of Technology odkryli planetę, która szybko rozpada się na ich oczach. Położona jest w odległości około 140 lat świetlnych od Ziemi. Jest wielkości Merkurego, jednak znajduje się 20-krotnie bliżej swojej gwiazdy, niż Merkury, i obiega ją w ciągu 30,5 godziny. Przy tak niewielkiej odległości planeta prawdopodobnie pokryta jest gotującą się magmą, która ciągle odparowuje w przestrzeń kosmiczną.
Naukowcy zauważyli niezwykłą planetę za pomocą Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). To teleskop kosmiczny, którego celem jest poszukiwanie pobliskich planet na podstawie ich przejścia na tle gwiazdy macierzystej. W danych z TESS uwagę uczonych zwrócił nietypowy tranzyt, którego siła sygnału zmieniała się wraz z kolejnymi przejściami planety na tle gwiazdy. Szczegółowe badania potwierdziły, że sygnał pochodzi z bliskiej gwieździe planety, która ciągnie za sobą ogon materiału na podobieństwo komety. Długość tego ogona jest gigantyczna. Rozciąga się on na 9 milionów kilometrów, niemal połowę długości orbity planety, mówi Marc Hon z Kavli Institute of Astrophysics and Space Research.
Planeta bardzo szybko traci materiał. Biorąc pod uwagę jej rozmiary i masę, astronomowie obliczają, że całkowicie rozpadnie się w ciągu 1–2 milionów lat. Mieliśmy szczęście, że ją w tym momencie zauważyliśmy. To jej ostatni oddech, dodaje Avi Shporer z TESS Science Office.
Planeta BD+05 4868 Ab została odkryta przypadkiem. Uczeni nie poszukiwali takiego szczególnego obiektu. Prowadzili typowe badania i zwrócili uwagę na niezwykły sygnał. Typowe sygnały z tranzytów to krótkie, regularne spadki jasności gwiazdy, które wskazują, że jakiś obiekt co jakiś czas przechodzi przed gwiazdą, blokując część jej światła. W przypadku BD+05 4868 Ab naukowcy spostrzegli, że o ile do spadków jasności dochodzi co 30,5 godziny, to jasność gwiazdy wraca do normy przez dłuższy czas. To wskazywało na rozciągniętą strukturę podążającą za obiektem, przesłaniającym gwiazdę. A jeszcze bardziej intrygujący był fakt, że za każdym razem kształt wykresu spadku jasności był inny, więc naukowcy stwierdzili, że ta rozciągnięta strukturą za każdym razem musi mieć inny kształt.
Taki tranzyt jest typowy dla komety z długim warkoczem. Jednak było mało prawdopodobne, by taki warkocz – który w przypadku komety składa się z gazu i lodu – przetrwał tak długo w tak niewielkiej odległości od gwiazdy. Co innego, gdyby były to ziarna minerałów odparowane z planety, wyjaśnia Marc Hon.
Naukowcy obliczają, że temperatura na powierzchni planety wynosi około 1600 stopni Celsjusza. Znajdujące się tam minerały gotują się i odparowują, tworząc długi pyłowy ogon ciągnący się za planetą. Do takiego stanu rzeczy przyczynia się niewielka, mniejsza od Merkurego, masa planety. Jest ona na tyle mała, że planeta nie jest w stanie utrzymać atmosfery, która w jakimś stopniu by ją chroniła. To bardzo mały obiekt o bardzo słabej grawitacji. Łatwo więc traci masę, co dodatkowo osłabia jego grawitację, więc traci masę jeszcze łatwiej.
BD+05 4868 Ab to zaledwie czwarta znana nam rozpadająca się planeta. Trzy poprzednie zostały odkryte ponad 10 lat temu przez Teleskop Kosmiczny Keplera. BD+05 4868 Ab ma z nich najdłuższy ogon i generuje najsilniejszy sygnał tranzytu. To zaś wskazuje, że proces rozpadu ma tam znacznie bardziej dramatyczny przebieg niż na trzech pozostałych planetach.
Dzięki temu, że nowo odkryta planeta znajduje się bardzo blisko gwiazdy macierzystej, jest idealnym celem dla Teleskopu Webba, za pomocą którego można będzie zbadać skład jej warkocza, a zatem dowiedzieć się, jaki minerały znajdują się na planecie.
Hon już tego lata rozpocznie obserwacje BD+05 4868 Ab za pomocą Webba. To unikatowa okazja, by bezpośrednio zbadać skład skalistej planety pozasłonecznej. To wiele nam powie o różnorodności takich planet i potencjalnych szansach na istnienia na nich życia, cieszy się uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Doroczna konferencja fizyczna Recontres de Moriond przynosi kolejne – po łamaniu symetrii CP przez bariony – fascynujące informacje. Naukowcy pracujący przy eksperymencie CMS w CERN-ie donieśli o zaobserwowaniu w danych z Wielkiego Zderzacza Hadronów sygnałów, które mogą świadczyć o zaobserwowaniu najmniejszej cząstki złożonej. Uzyskane wyniki wskazują, że kwarki wysokie – najbardziej masywne i najkrócej istniejące ze wszystkich cząstek elementarnych – mogą na niezwykle krótką chwilę tworzyć parę z swoim odpowiednikiem w antymaterii (antykwarkiem wysokim) i tworzyć hipotetyczny mezon o nazwie toponium.
Model Standardowy, chociaż sprawdza się od dziesięcioleci, ma niedociągnięcia. Naukowcy próbują je wyjaśnić, poszukując dodatkowych, nieznanych obecnie, bozonów Higgsa. Właściwości takich – wciąż hipotetycznych – cząstek, mają być dość proste. Zakłada się, że powinny one oddziaływać z fermionami z siłą proporcjonalną do masy fermionu, a teorie postulujące istnienie dodatkowych bozonów Higgsa mówią, że powinny one łączyć się bardziej masywnymi kwarkami. Stąd też uwaga naukowców skupiona jest na kwarku wysokim. Ponadto, jeśli takie dodatkowe bozony Higgsa miałyby masę większą od 345 GeV – masa znanego nam bozonu Higgsa to 125 GeV – i rozpadałyby się na pary kwark wysoki-antykwark, to w Wielkim Zderzaczu Hadronów powinien pojawić się nadmiar sygnałów świadczących o produkcji takich par.
W eksperymencie CMS zauważono taki nadmiar, ale – co szczególnie przyciągnęło uwagę naukowców – zauważono go przy energiach stanowiących dolną granicę zakresu poszukiwań. To skłoniło fizyków pracujących przy CMS do wysunięcia hipotezy, że nadmiar ten pochodzi od kwarków wysokich i antykwarków wysokich znajdujących się w stanie quasi-związanym zwanym toponium.
Gdy rozpoczynaliśmy analizy, w ogólnie nie braliśmy pod uwagę możliwości zauważenia toponium. W analizie wykorzystaliśmy uproszczony model toponium. Hipoteza ta jest niezwykle ekscytująca, gdyż nie spodziewaliśmy się, że LHC zarejestruje toponium, mówi koordynator prac, Andreas Meyer z DESY (Niemiecki Synchrotron Elektronowy).
Co prawda nie można wykluczyć innych wyjaśnień zaobserwowanych zjawisk, ale z dotychczasowych badań wynika, że toponium w sposób wystarczający wyjaśnia zaobserwowany nadmiar sygnałów. Uzyskany przez nas przekrój czynny (prawdopodobieństwo) dla naszej uproszczonej hipotezy wynosi 8,8 pb (pikobarnów) ± 15%. Można powiedzieć, że to znacząco powyżej 5 sigma [5 sigma to wartość odchyleń standardowych, powyżej której można ogłosić odkrycie - red.], dodaje Meyer.
Jeśli uda się potwierdzić istnienie toponium, będzie to kolejne poznane kwarkonium, czyli stan utworzony przez kwarka i jego antykwark. Obecnie znamy czarmonium – to kwark powabny (charm) i jego antykwark – oraz bottomonium, czyli kwark spodni (bottom) i antykwark. Czarmonium zostało odkryte w SLAC w 1974 roku, a bottomium znaleziono trzy lata później w Fermilabie.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.