Znie to ako začiatok veľmi zlej hádanky z fyziky: Som častica, ktorá v skutočnosti nie je; Zmizol som predtým, ako som bol dokonca odhalený, ale vidím ho. Prerušujem vaše chápanie fyziky, ale neprepracúvam vaše znalosti. Kto som?
Je to odderon, častice, ktorá je ešte zvláštnejšia, ako naznačuje jeho názov, a nedávno sa mohla zistiť na veľkom hadrónovom urýchľovači, najsilnejšom atlétovom atóme ramien, kde sa častice zipsom približujú rýchlosťou svetla okolo 17 míľ dlhých ( 27 km) prsteň pri Ženeve vo Švajčiarsku.
Je to len komplikované
Po prvé, odderon v skutočnosti nie je častice. To, čo považujeme za častice, je zvyčajne veľmi stabilné: elektróny, protóny, kvarky, neutrína a tak ďalej. Môžete ich držať v ruke a nosiť ich so sebou. Heck, tvoja ruka je z nich doslova vyrobená. A vaša ruka neskoro zmizne v tenkom vzduchu, takže pravdepodobne môžeme bezpečne predpokladať, že jej základné častice sú už dlhodobo.
Existujú ďalšie častice, ktoré netrvajú dlho, ale stále sa nazývajú častice. Napriek krátkej životnosti zostávajú časticami. Sú slobodní, nezávislí a schopní žiť sami, oddelení od akýchkoľvek interakcií - to sú znaky skutočnej častice.
A potom je tu takzvaný kvasipartikul, ktorý je len o krok vyššie, keď nie je vôbec časticami. Kvasičastice nie sú presne častice, ale nie sú to presne fikcie. Je to len ... komplikované.
Rovnako ako v, doslova komplikované. Najmä sa komplikujú interakcie častíc pri vysokých rýchlostiach. Keď sa dva protóny do seba rozbijú takmer rýchlosťou svetla, nie je to ako praskanie dvoch biliardových gúľ. Je to skôr ako dve kvapky medúzy, ktoré sa kývajú do seba, aby sa ich vnútornosti obrátili naruby a nechali sa všetko usporiadať skôr, ako sa vrátia na medúzy na ceste von.
Pocit kvázi
Vo všetkých týchto komplikovaných nepokojoch sa niekedy objavujú podivné vzory. Drobné častice sa objavia a vymiznú v mihnutí oka, po ktorom má nasledovať ďalšia prchavá častica - a iná. Niekedy sa tieto záblesky častíc objavia v určitej sekvencii alebo vzore. Niekedy to vôbec nie sú záblesky častíc, ale iba vibrácie v polievke zmesi zrážok - vibrácie, ktoré naznačujú prítomnosť prechodnej častice.
Fyzici tu čelia matematickej dileme. Môžu sa buď pokúsiť úplne opísať všetky komplikované neporiadky, ktoré vedú k týmto šumivým obrazcom, alebo môžu predstierať - čisto z dôvodu pohodlia -, že tieto vzorce sú „častice“ samy osebe, ale majú zvláštne vlastnosti, ako sú záporné masy a točí sa s časom.
Fyzici si vyberajú druhú možnosť, a tak sa zrodí kvasipartikula. Kvasipartikuly sú krátke, šumivé vzory alebo vlnky energie, ktoré sa objavujú uprostred kolízie častíc s vysokou energiou. Ale keďže matematickú matematiku úplne popíšeme, vyžaduje si to veľa práce, fyzici si urobia niekoľko skratiek a predstierajú, že tieto vzorce sú ich vlastnými časticami. Je to len preto, aby sa matematika ľahšie ovládala. S kvázi časticami sa zaobchádza ako s časticami, aj keď určite nie.
Je to ako predstierať, že vtipy vášho strýka sú skutočne vtipné. Kvôli pohodlnosti je kvasifunny.
Večer šance
Jeden konkrétny druh kvasičastica sa nazýva odderon, ktorý sa predpokladá v sedemdesiatych rokoch. Predpokladá sa, že sa objaví, keď nepárny počet kvarkov - dospievajúcich častíc, ktoré sú stavebnými kameňmi hmoty - počas zrážok protónov a antiprotónov krátko zabliká a vymizne. Ak sú v tomto scenári rozbíjania prítomné odderóny, dôjde k miernemu rozdielu v prierezoch (žargón fyziky na to, ako ľahko jedna častica zasiahne inú) zrážok medzi časticami navzájom so svojimi antičasticami.
Ak napríklad spolu zabijeme kopu protónov, môžeme pre túto interakciu vypočítať prierez. Potom môžeme toto cvičenie zopakovať pre kolóny protón-antiprotón. Vo svete bez odderónov by tieto dva prierezy mali byť rovnaké. Odderóny však menia obraz - tieto stručné vzorce, ktoré nazývame odderóny, sa v časticiach častice javia priaznivejšie ako zrážky antičastíc a antičastíc, ktoré mierne upravia prierezy.
Problém je v tom, že sa predpokladá, že tento rozdiel bude veľmi, veľmi malý, takže predtým, ako si budete môcť nárokovať detekciu, budete potrebovať veľa udalostí alebo zrážok.
Teraz, keby sme mali obrovský útočník na častice, ktorý pravidelne rozbíjal protóny a antiprotóny, a robili to pri tak vysokých energiách a tak často, že sme mohli získať spoľahlivé štatistiky. Oh, správne: Robíme, Veľký Hadron Collider.
V nedávnom dokumente uverejnenom 26. marca na serveri pre predtlač arXiv, správa TOTEM Collaboration (v povedomých žargónových skratkách fyziky vysokej energie, TOTEM znamená „TOTal prierez, elastické rozptyl a meranie disociačnej difrakcie na LHC“) významné rozdiely medzi prierezmi protónov rozbíjajúcich iné protóny oproti protónom narážajúcim do antiprotónov. Jediným spôsobom, ako vysvetliť tento rozdiel, je vzkriesiť túto desaťročnú myšlienku odderonu. Môžu existovať aj iné vysvetlenia údajov (inými slovami iné formy exotických častíc), ale najlepším kandidátom sa javia odderony, akokoľvek zvláštne.
Objavil TOTEM niečo nové a zábavné o vesmíre? Určite. Objavil TOTEM úplne novú časticu? Nie, pretože odderony sú kvasipartikuly, nie častice samy osebe. Pomáha nám to stále posúvať hranice známej fyziky? Určite. Preruší to známu fyziku? Nie, pretože sa predpokladalo, že odderóny budú existovať v našom súčasnom chápaní.
Vyzerá vám všetko, čo sa vám zdá trochu zvláštne?
Paul M. Sutter je astrofyzik na Štátna univerzita v Ohiu, hostiteľ Spýtajte sa Spaceman a Vesmírne rádioa autor knihy Vaše miesto vo vesmíre.
