Naučnici u nuklearnom istraživačkom centru CERN kod Ženeva otkrili su težu verziju protona, subatomske čestice koja se nalazi u srcu svakog poznatog atoma u univerzumu. Česticu su uočili u krhotinama koji je osvetlio detektor na Velikom hadronskom sudaraču, smeštenom duboko ispod zemlje u CERN-u, gde se protoni sudaraju skoro brzinom svetlosti. Ovi sudari u malom obimu rekonstruišu uslove koji su vladali neposredno nakon Velikog praska, pri čemu se energija pretvara u čestice koje se razleću u svim pravcima.
Novootkrivena čestica, koja je četiri puta teža od običnog protona, trebalo bi da pomogne fizičarima da preciznije razumeju jaku nuklearnu silu u unutrašnjosti svih atomskih jezgara. Ova sila je neobična jer se ponaša poput gumene trake, postaje jača kako se rastojanje između subatomskih čestica povećava.
Fizičari koji rade na eksperimentu pronašli su teški proton nakon što je detektor unapređen kako bi postao moćniji.
„Ovo je tek prvi od mnogih očekivanih uvida koje možemo dobiti zahvaljujući novom LHCb detektoru. Poboljšane mogućnosti detekcije omogućile su nam da česticu otkrijemo za samo godinu dana, dok je nismo mogli uočiti tokom čitave decenije podataka prikupljenih sa originalnim detektorom“, rekao je prof. Tim Geršon sa Univerziteta u Voriku, koji u julu preuzima ulogu međunarodnog rukovodioca LHCb-a.
Atomi vodonika, najjednostavnijeg i najzastupljenijeg elementa u posmatranom univerzumu, sadrže samo proton i elektron. Proton sadrži dva „gornja“ (up) kvarka i jedan „donji“ (down) kvark. Čitav kosmos je sačinjen od ove dve vrste kvarkova, jer su to najlakši kvarkovi i najmanjom energijom, što ih čini najstabilnijim.
Atomi, barioni, kvarkovi…
Sva materija oko nas, uključujući protone i neutrone koji čine jezgro atoma, sastoji se od bariona. Ove uobičajene čestice izgrađene su od tri kvarka, koji predstavljaju osnovne gradivne elemente materije.
Kvarkovi postoje u šest vrsta: „up“, „down“, „charm“, „strange“, „top“ i „bottom“. Svaki od njih ima različitu masu, električni naboj i kvantna svojstva.
U teoriji, moglo bi da postoji mnogo različitih vrsta bariona koji kombinuju ove vrste kvarkova. Međutim, većinu je izuzetno teško uočiti.
Da bi ih pronašli, Veliki hadronski sudarač ubrzava čestice kroz podzemni prsten do neverovatnih brzina, sve dok se ne sudare.
Postoje i druge vrste kvarkova, ali teže i zbog toga nestabilnije, koji su primećeni isključivo u sudaračima u posebnim uslovima. To su „charm“, „strange“, „top“ i „bottom“.
U teškom protonu otkrivenom u CERN-u, oba „gornja“ kvarka zamenjena su “charm” kvarkovima. Čestica, nazvana Xi-cc-plus, otkrivena je zahvaljujući svom karakterističnom raspadu na druge čestice.
Obični protoni imaju dva „gornja“ i jedan „donji“ kvark. Pošto nova čestica ima dva teža „charm“ kvarka umesto „gornjih“, ona ima znatno veću masu.
Vinčenco Vanjoni, portparol eksperimenta LHCb, rekao je da je ovo „tek drugi put da je uočen barion sa dva teška kvarka“.
Nakon što nastane, čestica se ne zadržava dugo: naučnici pretpostavljaju da opstaje manje od milionitog dela milionitog dela sekunde pre nego što se raspadne.
„Što više učimo o ovim česticama, to više možemo da razumemo jaku silu, a upravo ta ista sila povezuje naše protone i neutrone“, rekao je prof. Kris Parks sa Univerziteta u Mančesteru.
