iPon Hírek

Teljesnek tekinthető a legfurcsább kvark portréja

Dátum | 2014. 02. 25.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A Fermilab szakértői megtalálták és sikeresen kivitelezték a top kvarkok létrehozásának utolsó, legritkább megjósolt módszerét, pontot téve egy húsz éve tartó kutatássorozat végére. Az 1971-től 2011 szeptemberéig üzemelő részecskegyorsító, a Tevatron munkatársai két detektor, a CDF és a DZero révén is megfigyelték az elemi részecske keletkezésének legritkább módját. A top kvark létezését először 1973-ban feltételezték, majd 1995-ben a Fermilabban sikerült igazolni az elmélet valóságosságát. A top kvark egyik legnagyobb érdekessége, hogy a többi kvarkkal ellentétben nem vesz részt hadronok (összetett szubatomi részecskék, pl. proton, neutron) alkotásában, mivel felezési ideje töredéke az erős kölcsönhatás kialakításához szükséges időnek. Míg az összes többi kvark csak hadronok részeként tanulmányozható, a top kvark önmagában is megfigyelhető, egyedi lehetőséget adva a szakértőknek a kvarkok, mint önálló elemi részecskék tanulmányozására. A top kvark az esetek túlnyomó többségében egy W-bozonná és egy bottom kvarkká bomlik, sokkal ritkábban furcsa (strange) kvarkká, illetve még ritkábban down kvarkká alakul.
A top kvark a legrejtélyesebb elemi részecskék egyike. Még a Higgs bozonnál is nehezebb (annyit nyom, mint egy aranyatom), és eddig mindössze két helyen, a Tevatronban, illetve a CERN Nagy Hadronütköztetőjében sikerült létrehozni. Keletkezésének több módja is van. A Tevatronban a legtöbb alkalommal erős kölcsönhatások során figyelték meg létrejöttét: a proton-antiproton ütközések során egy nagy energiájú gluon keletkezett, amely rövidesen egy top kvarkká, illetve ennek antirészecske párjává bomlott. Sokkal ritkábban hasonló párok keletkezhetnek az ütközések során létrejövő fotonok, illetve Z-bozonok bomlásából is. Létezik azonban egy másik módja is a részecske születésének: gyenge kölcsönhatások révén önálló top kvarkokat lehet létrehozni. Ez két módon (ún. csatornán) folyhat le: a proton-antiproton ütközések során keletkező W-bozon top kvarkká és bottom antikvarkká bomlik (s-csatorna), vagy egy gluon bomlásából létrejövő bottom kvark alakul top kvarkká (t-csatorna). A top kvarkok gyenge kölcsönhatások útján való létrejöttét évekkel ezelőtt megjósolták, a Tevatronban azonban csak a legutóbbi időkben jelentkeztek az első bizonyítékok a metódus létezésére. A mostani bejelentés értelmében végre sikerült kétséget kizáróan igazolni az utolsó meg nem erősített keletkezési mód, az s-csatorna létezését is. Ahogy már említettük, a Tevatron 2011-ben bezárta kapuit, a kutatók azonban nem maradtak feladat nélkül, hiszen óriási mennyiségű adathalmazon kell átrágniuk magukat a működés évei alatt lezajlott ütközésekkel kapcsolatban. A most bejelentett felfedezéshez több mint 500 billió ütközés adatait vizsgálták át a detektorok működésének utolsó tíz évéből. Az információhalmazban 40 olyan ütközési eseményt azonosítottak, amely során gyenge kölcsönhatásban egy top kvark és egy bottom antikvark keletkezett. „Rendkívül fontos felfedezésről van szó, amely értékes részlettel egészíti ki a részecskefizikai standard modell által megjósoltakat” – mondja James Siegrist, az amerikai energiaügyi minisztérium munkatársa. „Az eredménynek köszönhetően végre teljesnek tekinthető az univerzum egyik legfontosabb építőkövének portréja.”
Tevatron
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!