Závisí od nej stabilita vesmíru. CERN zmeral najpresnejšie v histórii hmotnosť najťažšej elementárnej častice
Vedcom z CERNu sa podarilo uskutočniť nové najpresnejšie meranie vrchného kvarku, známeho tiež ako kvark t, alebo top kvark. Na tému upozornil CERN na svojom webe.
Najúspešnejšia teória
Poznať presnú hmotnosť kvarku t je mimoriadne dôležité pre pochopenie nášho sveta v tom najmenšom meradle. Detailne poznať túto najťažšiu elementárnu časticu je pre vedcov kľúčové, pretože umožňuje testovať konzistentnosť matematického popisu všetkých elementárnych častíc – štandardného modelu.
Štandardný model je mnohými fyzikmi považovaný za tú pravdepodobne najúspešnejšiu vedeckú teóriu, akú sme doposiaľ dokázali vytvoriť. Hoci štandardný model od 70. rokov 20. storočia, kedy sa objavil vo svojej súčasnej formulácii, obstál mnoho testov, nie je dokonalý.
Opisuje totiž iba tri základné interakcie (silnú, slabú, a elektromagnetickú). Gravitačné interakcie, temnú hmotu, temnú energiu, ale aj vysvetlenie prečo počas Veľkého tresku prevládla hmota nad antihmotou, by si tu však hľadal márne.
Vrchný kvark
Ako sme spomínali, dotknutá elementárna častica je vôbec tá najhmotnejšia elementárna častica akú poznáme a prispieva k nášmu chápaniu vesmíra. Pre vedcov je však dôležité, že kvark t získava svoju hmotnosť spojením s Higgsovým bozónom. Dokonca je toto spojenie vôbec tým najsilenejším (v tejto mierke), aké v štandardnom modeli poznáme, píše portál ScienceAlert.
Nemenej podstatný je aj fakt, že kvark t dokážeme kolíziou v urýchľovači, akým je Veľký hadrónový urýchľovač (LHC) „rozbiť“. Kvark t interaguje primárne silnou interakciou, ale rozložiť sa môže iba pomocou slabej interakcie. Takmer výlučne sa rozkladá na bozón W a spodný kvark, známy tiež ako kvark b.
Mimochodom bozón W bol nedávno centrom kontroverzie. Jeho doposiaľ najpresnejšie meranie totiž otriaslo samotnými základmi vedy. Nová štúdia, o ktorej sme ťa informovali aj my v samostatnom článku, totiž ukázala, že hmotnosť bozónu W je v priamom rozpore s predpoveďami štandardného modelu.
Tu do tejto kontroverzie vstupuje hmotnosť kvarku t. Jeho hmotnosť totiž môžeme použiť na predpovede o Higgsovom bozóne, ale i o bozóne W, takže poznať jeho presnú hodnotu je skutočne pre vedu kriticky dôležité.
Ak toto v tvojich očiach nepridalo na význame tohto výskumu, tak vedz, že samotná stabilita nášho vesmíru závisí od presných hodnôt hmotností Higgsovho bozónu a kvarku t. Ak by totiž hmotnosť kvarku t bola čo i len trochu iná, z dlhodobého hľadiska by náš vesmír bol menej stabilný a potencionálne môže skončiť pri podobne chaotickej a násilnej udalosti akou bol Veľký tresk.
Samozrejme, uvedené platí aj opačne, ak poznáme presnú hmotnosť bozónu W a Higgsovho bozónu, vieme predpovedať hmotnosť top kvarku. Pozoruhodné však je, že „teoretická fyzikálna definícia hmotnosti, ktorá súvisí s účinkom kvantových korekcií, je stále ťažko kvantifikovateľná pre top kvark,“ píše CERN na svojom webe.
Váženie častíc
Hoci na prvý pohľad sa to môže zdať jednoduché, zmerať presnú hmotnosť častice je komplikovaná úloha. Aby sme dokázali vytvoriť elementárnu časticu akou je aj kvark t, fyzici musia najskôr rozbiť subatomárne častice (protóny) na urýchľovači častíc. Každá jedna takáto kolízia má za následok vyvrhnutie celého radu ďalších častíc, ktoré odborníci môžu pozorne študovať.
V tak malých škálach pozorované častice vstupujú do kvantového sveta, stanú sa tak trochu nejasnými, nepolapiteľnými a ich hmotnosť je len veľmi ťažké určiť. Našťastie človek je tvor šikovný a dokáže si poradiť aj s takýmito problémami.
Jednou z možností je opakovane vykonávať experimenty a potom štatisticky spracovať výsledky, alebo ako to teraz urobili vedci z CERNu, použiť rôzne metódy merania.
Presnejšie odborníci teraz merali hmotnosť kvarku t pomocou piatich odlišných „kinematických premenných citlivých na hmotnosť top kvarku“. Pre porovnanie, predchádzajúce merania použili iba tri premenné.
Vďaka použitiu týchto dodatočných informácií, ktoré mimochodom výrazne skomplikovali analýzu, boli experti schopní spresniť merania. Okrem toho bola potrebná extrémne presná kalibrácia údajov, ale i pochopenie rôznych teoretických a experimentálnych neistôt – neistoty sa týkali toho, ako presne detektor CMS (Compact Muon Solenoid) určil vlastnosti častíc vytvorených z kvarkov t.
Hmotnosť kvarku t
Aby sme však len nechodili okolo horúcej kaše, nové najpresnejšie meranie stanovilo hmotnosť kvarku t s presnosťou na 0,22 % na 171,77 ± 0,38 GeV. Podľa odborníkov je tento výsledok zhruba o 0,12 GeV presnejší, ako predchádzajúce merania založené na tých istých údajoch. Táto hmotnosť zodpovedá teoretickej hodnote predpovedanej štandardným modelom.
Meranie vychádza z údajov zozbieraných experimentom CMS v LHC v roku 2016. Ako zrejme vieš, LHC bol z dôvodu jeho inovácie od 10. decembra 2018 vypnutý. „Reštartovať“ sa ho podarilo po 3 ročnej prestávke len pred pár dňami.
LHC bol opätovne spustený 22. apríla a aktuálne sa pripravuje na prevádzkovú fázu s názvom „Run 3“. Jej začiatok je naplánovaný na leto 2022.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Najväčšie eso Netflixu aj nový Predátor. TOP 11 filmov a seriálov, ktoré musíš vidieť v júni (PREHĽAD)
„Našli“ signál pokročilej civilizácie. Vedci neverili vlastným očiam, keď zistili, o čo ide
ZAUJÍMAVÉ Koniec sa už nikdy nedozvieš. 12 seriálov, ktoré zrušili predčasne bez poriadneho konca
Herný PC už nedáva zmysel. Tento nadupaný notebook nás nechal bez slov (TEST)
Experti bijú na poplach: Mikroplasty našli v kľúčovej časti potravinového reťazca
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Populárny suplement takmer zabil zdravého muža. „Mal som všetky príznaky zlyhania pečene,“ uviedol
Nárast infarktov u mladých ľudí okolo 30 rokov: Pracovné preťaženie a deadliny zvyšujú riziko srdcového zlyhania (ODBORNÍK)
KVÍZ: Len 10 % Slovákov vie, koľko kostí má dospelý človek. Zodpovedaj otázky, ktoré by potrápili aj Darwina
300 miliónov ročne. Zamestnávatelia chcú zrušiť dva štátne sviatky, Slováci sú proti
EXKLUZÍVNE ZÁBERY: Lavína vo švajčiarskych Alpách vytvorila „hrádzu duchov“. Ďalšie dediny čakajú na evakuáciu
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
- Ročne spravím spaľovákom 48 000 km, predal som ho a kúpil elektromobil. Výsledok ma dostal
- Rusi urobili „geniálny“ ťah. Kým ich vojaci trpia na Ukrajine, africkému štátu dodali najmodernejšiu techniku
- USA a Čína stíchli. Nečakaná európska krajina buduje gigantický AI superpočítač za miliardy eur
-
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Rusi urobili „geniálny“ ťah. Kým ich vojaci trpia na Ukrajine, africkému štátu dodali najmodernejšiu techniku
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
- Posledná vesmírna hrdinka Sovietskeho zväzu je na smiech, slávu vymenila za propagandu
- Známa firma vyvinula prvý spaľovací motor s palivom budúcnosti. Trvalo im to 3 roky a minuli 120 miliónov eur
-
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Rusi urobili „geniálny“ ťah. Kým ich vojaci trpia na Ukrajine, africkému štátu dodali najmodernejšiu techniku
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
- Za 12 tisíc eur dostaneš auto s dojazdom 2 000 km. Známa značka šokovala svet novým modelom
- Američania ohúrili svet. Z opačného konca planéty vypustili jadrovú raketu, trafila cieľ na meter presne
Kúrenie už Slovákov nezruinuje. Cena tepla prudko klesá
Benzín aj nafta zdraželi. Takto vysoko neboli celé týždne
Boeing šliape na plyn. 737 MAX pôjde do výroby aj napriek kritike
Rusko má silného spojenca. Zelenskyj tvrdí, že nastala dronová kríza
Americké firmy musia zastaviť export do Číny. Softvér bude dostupný len na výnimku
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Populárny suplement takmer zabil zdravého muža. „Mal som všetky príznaky zlyhania pečene,“ uviedol
Nárast infarktov u mladých ľudí okolo 30 rokov: Pracovné preťaženie a deadliny zvyšujú riziko srdcového zlyhania (ODBORNÍK)
KVÍZ: Len 10 % Slovákov vie, koľko kostí má dospelý človek. Zodpovedaj otázky, ktoré by potrápili aj Darwina
300 miliónov ročne. Zamestnávatelia chcú zrušiť dva štátne sviatky, Slováci sú proti
EXKLUZÍVNE ZÁBERY: Lavína vo švajčiarskych Alpách vytvorila „hrádzu duchov“. Ďalšie dediny čakajú na evakuáciu
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené