בפעם הראשונה, ניסוי ALICE במאיץ ההדרונים הגדול מדד ישירות את התופעה המכונה "החרוט המת", ומאפשר לפיסיקאים למדוד ישירות את המסה של חלקיק יסודי, הקווארק הקסום.
רבים מהחלקיקים המרכיבים את היקום הנראה סביבנו הם למעשה חלקיקים מרכיבים הבנויים מחלקיקים בסיסיים פחות חזקים המכונים קווארקים. לדוגמה, פרוטונים וניוטרונים מכילים שלושה קווארקים כל אחד. ישנם שישה "טעמים" שונים של קווארקים - למעלה, למטה, למעלה, למטה, מוזר ומכושף - כל אחד עם מסות שונות, ספינים ותכונות קוונטיות אחרות. שילובים שונים של קווארקים יוצרים חלקיקים שונים. הקווארקים מוחזקים יחד בחלקיקים המרכיבים הללו על ידי כוח המועבר דרך חלקיק חסר מסה הנקרא גלואון. באופן קולקטיבי, קווארקים וגלואונים ידועים כפרטונים.
מאיץ ההדרונים הגדול ב-CERN ליד ז'נבה, שוויץ מאיץ פרוטונים בעלי שדות מגנטיים חזקים דרך מנהרה באורך 27 ק"מ לאנרגיה של 6,8 TEV, ולאחר מכן הם מתנגשים זה בזה. כתוצאה מההתנגשויות נוצר מפל של חלקיקים אחרים, שבעצמם פולטים או מתפוררים לחלקיקים נוספים, וכן הלאה במורד המפל, מה שיכול לשפוך אור על היבטים של הפיזיקה הבסיסית.
בפרט, קווארקים וגלואונים נוצרים ומשתחררים במפל הנקרא זרם פרטון, שבו קווארקים משחררים גלוונים, וגלואונים עצמם יכולים לשחרר גלוונים אחרים בעלי אנרגיה נמוכה יותר.
מדענים שעבדו על פרויקט ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ניתחו שלוש שנים של נתונים מהתנגשויות פרוטונים-פרוטונים כדי למצוא עדויות לקיומו של חרוט מת. על פי התיאוריה של כרומודינמיקה קוונטית, או QCD, החרוט המת הוא אזור שבו חלקים של מסה ואנרגיה מסוימת אינם יכולים לפלוט גלוונים. "זה היה מאוד מאתגר לצפות בקונוס המת ישירות", אמר דובר אליס לוצ'יאנו מוסה בהצהרה לעיתונות.
חלק מהקושי הוא שניתן למלא את האזור המת בחלקיקים תת-אטומיים אחרים שנוצרו בהתנגשויות פרוטון-פרוטון, ומעקב אחר תנועתו של פרטון דרך הזרימה אינו קל כי הוא משנה כיוון כל הזמן.
כדי לפתור בעיה זו, המדענים פיתחו שיטה שבאמצעותה הצליחו להריץ הקלטות של זרמי פרטון אחורה בזמן, מה שמאפשר להם לקבוע היכן ומתי שוחררו תוצרי הלוואי של הזרם. בפרט, הם חיפשו זרימות הכוללות קווארק מוקסם. כשנתחו אותם, גילו המדענים בדפוס קרינת הגלואון הנפלטת במהלך זרימות הפרטון, אזור שבו דוכאה קרינת הגלואון. זהו קונוס מת.
הממצא חשוב לא רק משום שהוא מאשש את נבואת ה-QCD, אלא גם משום שניתן כעת למדוד ישירות את המסה של הקווארק הקסום, שלפי התיאוריה והמדידות העקיפות היא 1,275+/-25 MeV/c^2 . לפי QCD, החרוט המת קשור ישירות למסת הפרטון, וחלקיקים חסרי מסה אינם יכולים ליצור חרוט מת. גילוי החרוט המת יכול לסלול את הדרך לעידן חדש של פיזיקת הקווארקים.
אתה יכול לעזור לאוקראינה להילחם נגד הפולשים הרוסים. הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא לתרום כספים לכוחות המזוינים של אוקראינה באמצעות הצלת חיים או דרך העמוד הרשמי NBU.
קרא גם:
- CERN אישרה את הפרויקט לבניית מתנגש באורך 100 קילומטרים תמורת 23 מיליארד דולר
- מאיץ ההדרון הגדול הושק שוב לאחר הפסקה של שלוש שנים