Ένα σπάνιο σωματίδιο μεταξύ ύλης και αντιύλης

Οι φυσικοί του CERN ανακάλυψαν πρόσφατα ένα εξαιρετικά σπάνιο σωματίδιο, μεταξύ ύλης και αντιύλης, η ύπαρξη του οποίου προβλέπεται από το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής (Standard Model), αφήνει όμως πολλά περιθώρια για άγνωστα σωματίδια και εξωτικές θεωρίες.

Αυτό το διάγραμμα απεικονίζει τη σύγκρουση δύο πρωτονίων στο εσωτερικό του LHC, δημιουργώντας μια δέσμη άλλων σωματιδίων, μεταξύ αυτών ενός Bs μεσονίου (μπλε) που διασπάται σε δύο μιόνια (μοβ).

ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), μια κυκλική σήραγγα κάτω από τα σύνορα της Γαλλίας με την Ελβετία, δέσμες σωματιδίων επιταχύνθηκαν κοντά στην ταχύτητα του φωτός και στη συνέχεια συγκρούστηκαν μεταξύ τους. Οι συγκρούσεις αυτές παρήγαγαν μια σειρά νέων σωματιδίων, ορισμένα από αυτά εξαιρετικά σπάνια. Το παράδοξο είναι ότι ένα από αυτά τα σπάνια σωματίδια, που ονομάζεται Bs μεσόνιο (προφέρεται Β-sub-s) και σχετίζεται με την αντιύλη, έχει προβλεφθεί και περιγραφεί από το Καθιερωμένο Μοντέλο των θεμελιωδών σωματιδίων και δυνάμεων.
Το Β-sub-s είναι ένα μεσόνιο που αποτελείται από ένα κάτω αντικουάρκ και ένα παράξενο κουάρκ. Το αντισωματίδιό του είναι ένα άλλο μεσόνιο που αποτελείται επίσης από δύο γεύσεις κουάρκ: ένα κάτω κουάρκ και ένα παράξενο αντικουάρκ. Τα μεσόνια Β είναι γνωστά για την ικανότητά τους να ταλαντεύονται μεταξύ ύλης και αντιύλης. Έχουν εξαιρετικά σύντομη ζωή και γρήγορα διασπώνται σε ελαφρύτερα σωματίδια. Τώρα, οι φυσικοί λένε ότι τα παρατήρησαν να διασπώνται σε δύο άλλα σωματίδια που ονομάζονται μιόνια και είναι ξαδέλφια των ηλεκτρονίων.

Ένα παράξενο σωματίδιο
Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των φυσικών, το  Bs μεσόνιο είναι «ένα παράξενο σωματίδιο που μπορεί να ανοίξει την πόρτα σε μια νέα εποχή της φυσικής, καθώς αποδεικνύει τις αλληλεπιδράσεις της ύλης με τον τρομακτικό κόσμο της αντιύλης».
Η ανακάλυψη του Bs μεσονίου είναι «μια νίκη για το Καθιερωμένο Μοντέλο», το οποίο ωστόσο παραμένει ελλιπές.
Τα σωματίδια πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο θα ήταν μια ευπρόσδεκτη ανακάλυψη, λένε οι φυσικοί, επειδή το ισχύον μοντέλο στη φυσική δεν έχει τρόπο να εξηγήσει την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, αλλά και πολλά άλλα μυστήρια της φύσης. Μερικοί φυσικοί υποπτεύονται ότι στο σύμπαν υπάρχουν πολύ περισσότερα σωματίδια από όσα προβλέπει η θεωρία, όπως για παράδειγμα τα σωματίδια που προβλέπονται από την υπερσυμμετρία, αλλά μέχρι στιγμής τα σωματίδια αυτά διαφεύγουν της προσοχής μας.

 

Το τούνελ του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), όπου οι δέσμες των σωματιδίων δέχονται ώθηση προτού συγκρουστούν μεταξύ τους. Ο επιταχυντής άρχισε να λειτουργεί στις 10 Σεπτεμβρίου 2008 και είναι ο μεγαλύτερος επιταχυντής στον κόσμο. Για την κατασκευή του συνεργάστηκαν 10.000 επιστήμονες και μηχανικοί από 100 χώρες, καθώς επίσης και εκατοντάδες πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα. Είναι κυκλικός και έχει μήκος 27 χιλιόμετρα. 

Μέχρι στιγμής, οι ανακαλύψεις του LHC ταιριάζουν με τις προσδοκίες του Καθιερωμένου Μοντέλου, αλλά αφήνουν κάποια περιθώρια για τη δημιουργία μιας νέας φυσικής θεωρίας. Στο μέλλον, οι φυσικοί ελπίζουν να συγκρίνει τη φθορά του B-sub-s μιονίου με τη φθορά ενός άλλου εξωτικού  σωματιδίου, που ονομάζεται B-sub-D, το οποίο έχει ένα κάτω κουάρκ και ένα κάτω αντικουάρκ.
Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων θα κλείσει για αναβαθμίσεις, και θα ξεκινήσει εκ νέου με υψηλότερη ενέργεια το 2015, κάτι που θα επιτρέψει ακόμη σφοδρότερες συγκρούσεις που θα παράγουν περισσότερα δεδομένα.
Οι επιστήμονες του CERN ανακοίνωσαν τα νέα ευρήματα τους στις 19 Ιουλίου σε συνέδριο που έγινε στη Στοκχόλμη της Σουηδίας. Το συνέδριο, που ονομάζεται EPSHEP (Europhysics conference on High Energy Physics) οργανώνεται κάθε δύο χρόνια από το τμήμα Υψηλών Ενεργειών και Σωματιδιακής Φυσικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης Φυσικών.

youmagazine.gr

ntokoumentagr.blogspot.gr