Primećeni tragovi čudne subatomske čestice

Do sada, neuhvatljive čestice, nazvane ekstra-teški čudni barioni, nikada nisu viđene direktnim posmatranjem, ali za sobom ostavljaju uzbudljive tragove svog postojanja.

Ovi ekstra-teški čudni barioni možda smrzavaju druge subatomske čestice u plazma supi od subatomskih čestica koja imitira uslove koji su postojali u univerzumu nekoliko momenata nakon Velikog praska.

Iskonska supa

Ove čestice stvorene su tokom eksperimenta koji se sprovodio u RHIC sudaraču atoma u Brukhejven nacionalnoj laboratoriji u Njujorku. Naučnici su stvorili supastu tvorevinu od nevezanih kvarkova – subatomskih čestica koje sačinjavaju protone, neutrone i gluone - male čestice koje vezuju kvarkove i nose jaku nuklearnu silu.

Fizičari misle da je ova kvark-gluon plazma slična iskonskoj supi koja se pojavila nekoliko milisekundi nakon Velikog praska.

Uz pomoć sudarača, fizičari pokušavaju da razumeju kako su kvarkovi i gluoni inicijalno spojeni i kako su formirali protone, neutrone i druge čestice koje su kategorizovane kao hadroni.

„Barioni, hadroni sačinjeni od tri kvarka, čine skoro svu materiju koju danas vidimo u univerzumu“, izjavio je ko-autor studije i teoretski fizičar Svagato Mukherđe.

Neuhvatljiva čestica

Međutim, dok su obični barioni sveprisutni u svemiru, Standardni model – teorija koja objašnjava bizaran svet subatomskih čestica – predviđa postojanje posebne klase bariona koji su sačinjeni iz teških ili „čudnih“ kvarkova. Ovi teški barioni postojali bi samo na trenutak, što ih čini jako teškim za detektovanje.

Ukoliko zaista postoje, oni bi za sobom trebalo da ostavljaju određeni trag, tvrde naučnici.

Tu na scenu stupa RHIC eksperiment, koji ubrzava jezgra zlata, ili protone i neutrone atoma zlata, skoro do brzine svetlosti, i onda međusobno sudara ove zlatne jone. Nastali sudari mogu da podignu temperaturu unutar sudarača na neverovatnih 4 triliona stepeni Celzijusa – to je 250.000 puta toplije od „srca“ Sunca.

Ovaj prasak energije koji se oslobađa tokom sudara topi protone i neutrone u jezgru u njihove manje komponente, kvarkove i gluone.

U ovoj „supastoj“ plazmi kvarka i gluona, naučnici su primetili da su se drugi, znatno učestaliji, čudni barioni, zamrzavali u plazmi na nižoj temperaturi od one predviđene – postoji nekoliko vrsta čudnih bariona. Naučnici teoretišu da do ovoga dolazi zbog toga što se u plazmi nalaze još neotkrivene čestice, poput hadrona sačinjenih iz ekstra-teških čudnih bariona.

„To je jako slično situaciji u kojoj so snižava temperaturu smrzavanja vode u tečnom stanju. Ovi nevidljivi hadroni su poput molekula soli koji se kreću kroz vreli gas hadrona, smrzavajući druge čestice na nižoj temperaturi, nego što bi to bio slučaj da ’so' nije tu“, izjavili su naučnici.

Kombinujući dobijena merenja sa matematičkim modelom kvarka i gluona koji vrše interakciju u 3D mreži, tim je mogao da pokaže da ekstra-teški čudni barioni predstavljaju najlogičnije objašnjenje za rezultate RHIC eksperimenta.

Foto: Image courtesy of cooldesign at FreeDigitalPhotos.net