Vzácna transformácia častíc naznačuje novú fyziku

Časticoví fyzici pozorovali rozpad nabitej častice kaónu na nabitý pión a pár neutríno – antineutríno v experimente NA62 v CERN-e. Tento rozpad je významný, pretože je vďaka svojej zriedkavosti a predvídateľnosti veľmi citlivým meradlom na detekciu novej fyziky. Analýza tohto rozpadu trvala desať rokov a bola potvrdená s vysokou mierou štatistickej istoty.

Kaóny pozostávajú z kombinácie kvarku a inej kvarkovej antičastice viazanej silnou väzbou, ktoré sa rýchlo rozpadajú pomerne unikátnym spôsobom, ktorý fyzici označujú ako „zvláštny“. Táto vlastnosť z nich urobila užitočný nástroj pri určovaní pravidiel, ako by sa mali častice vo všeobecnosti správať. Výroba kaónov nie je zvlášť náročná, aj keď máte správne vybavenie.

^{Zdroj Foto: CERN}

Pomocou superprotónového synchrotrónu v CERN-e vedci vypália lúč vysokoenergetických protónov na stacionárny berýliový cieľ. To vytvára sekundárny lúč s asi miliardou častíc za sekundu, z ktorých asi 6 percent tvorí druh kaónu, ktorý je nabitý. Kaóny nemajú dlhú životnosť; formujú sa a rozpadajú sa za sto milióntin sekundy. Takže v tomto sekundárnom lúči dochádza k rozpadu kaónu neustále a vo všeobecnosti sa mení na superťažkého bratranca elektrónu nazývaného mión a neutrína.

Pri približne 13 z každých 100 miliárd rozpadov kaónu je však výsledkom antineutríno, neutríno a nestabilná častica vyrobená z inej „príchute“ kvarku a antikvarku nazývaného pión. Kaóny a pióny sú častice obsahujúce kvarky. Skutočnosť, že kvarky sú rôznych typov, sa nazýva príchuť. Rozpad kaónov je jedinečný proces, ktorý zahŕňa zmenu kvarkovej príchute.

Výskumníci sa zameriavajú na detekciu nabitých piónov vznikajúcich pri rozpade kaónov ako signálu novej fyziky. Tím dosiahol úroveň päť sigma štatistickej istoty ich detekcie, čo im umožňuje pokročiť v hľadaní odchýlok od štandardného modelu. Pozorovaný počet rozpadov je o niečo vyšší, ako predpovedá štandardný model, ale na naznačenie novej fyziky sú potrebné výraznejšie odchýlky.

Vedci z NA62 budú pokračovať v zbieraní údajov ešte tri roky, aby mohli ďalej skúmať potenciálne nové častice a sily. Cieľom tohto prebiehajúceho výskumu je odhaliť akékoľvek nezrovnalosti so štandardným modelom a potenciálne pripraviť pôdu pre nové objavy vo fyzike častíc.

Zdroj: sciencealert.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}