Veliki hadronski sudarač (LHC), ogromni akcelerator čestica, nastavlja pomicati granice znanosti, a u nedavnim eksperimentima uz njegovo sudjelovanje znanstvenici su otkrili nešto što bi moglo biti prvi potencijalni dokaz o postojanju subatomske kvazičestice zvane odderon, koja je do tada postojala samo u teoriji … Dobiveni rezultati odnose se na hadrone, obitelj elementarnih čestica, koja uključuje protone i neutrone, koji se sastoje od kvarkova "zalijepljenih" gluonima.
U svojim eksperimentima s LHC-om znanstvenici su koristili poseban način rada akceleratora, u kojem se sudarajući protoni ostaju netaknuti, umjesto da budu uništeni, stvarajući cijele pljuskove sekundarnih čestica. Ranije, prilikom provođenja takvih pokusa, primijećeno je da u takvim sudarima protoni ne odlijeću samo jedni s drugima, već vrlo brzo uspijevaju razmijeniti nekoliko gluona. U ovom je slučaju broj gluonskih "izmjenjivača" uvijek bio i prije.
Na kraju, znanstvenici nisu pronašli sam odderon, ali istraživači su primijetili određene učinke koji bi mogli ukazivati na njegovu prisutnost. Fizičari su koristili protone koji imaju velike energije, što im je omogućilo preciznija mjerenja. I u rezultatima tih mjerenja pronađeni su slučajevi razmjene između protona s neparnim brojem gluona, što se uopće ne uklapa u sve postojeće modele takvih procesa. Istraživači vjeruju da je odderon, kvazičestica koja se u ovom slučaju sastoji od tri, pet, sedam ili više neparnih brojeva gluona, odgovoran za ovu neskladnost koja nastaje kratko vrijeme u trenutku sudara protona.
“Dobiveni rezultati ne ruše postojeći Standardni model fizike čestica. U ovom modelu postoji niz "tamnih mrlja", a naš rad nam je omogućio da "osvijetlimo" samo jedno od tih područja i dodamo mu još jedan novi detalj ", kaže fizičar čestica i fizičar podelemenata Timothy Raben sa Sveučilišta Kansas.
Za pretraživanja su korišteni visokoosjetljivi senzori eksperimenta TOTEM, instalirani na četiri ključne točke u tunelu sudarača, gdje se protonske zrake "križaju" i svake sekunde događaju milijarde sudara.
“Jedno od mogućih objašnjenja zašto se protoni mogu sudariti bez uništenja je odderon, ali u praksi znanstvenici to nikada nisu primijetili. Ovo je možda prvi put da se dolazi do stvarnog dokaza o postojanju ovih kvazičestica”, komentira Simona Giani, glasnogovornica skupine fizičara koja radi s eksperimentom TOTEM, a koji je dio opće potrage za kvazičesticama.
Laiku je prilično teško to razumjeti, pa to znanstvenici objašnjavaju primjerom automobila koji transportira automobile u prikolici.
„Zamislite da su protoni dva velika kamiona koja prevoze automobile. To se često viđa na cesti”, objašnjava Raben.
Promotivni video:
„Sad zamislite da se ova dva kamiona sudaraju jedan s drugim, ali nakon nesreće kamioni ostaju netaknuti, ali automobili koje su prevozili letjet će u različitim smjerovima. A istovremeno se novi automobili doslovno stvaraju u zraku. Energija prelazi u stanje materije."
“Fizičari su lovili teorijske odrone zadnjih nekoliko desetljeća, počevši od 1970-ih. Međutim, tadašnje tehnološke mogućnosti jednostavno nisu pružale dokaze o postojanju Odderona”, dodaje Raben.
Više od 100 znanstvenika iz osam zemalja bilo je uključeno u eksperimente kako bi pronašli odrone. Milijarde protonskih parova ubrzavale su se unutar LHC svake sekunde. Zahvaljujući modernizaciji hadronskog sudarača 2015. godine, vršna razina energije ubrzanih protona bila je 13 TeV.
Iako istraživači nisu mogli izravno promatrati odderon, svjedočili su njegovim učincima i nadaju se da će u budućnosti postići transparentnije rezultate. Znanstvenici vjeruju da će im sljedeća modernizacija LHC-a omogućiti dobivanje, što će omogućiti ubrzavanje čestica do još viših energetskih pokazatelja.
"Očekujemo sjajne rezultate u sljedećih nekoliko godina", komentirao je Christophe Royon sa Sveučilišta Kansas.
Rezultati trenutnog rada objavljeni su na web mjestu ArXiv.org i trenutno čekaju ocjenu od strane drugih stručnjaka.
Nikolay Khizhnyak
