Quarkul top este cea mai grea particulă din Modelul Standard și, prin urmare, are o viață extrem de scurtă. Pentru a-l genera este nevoie de multă energie. Pentru prima dată, un experiment de la CERN a obținut dovezi ale producerii acestui quarc în coliziuni de nuclee de plumb. Studiul oferă informaţii despre primele clipe ale Universului imediat după Big Bang, atunci când acesta era o supă de quarci și gluoni.

Din ce este alcătuită materia? Din atomi – este primul răspuns care ne trece print minte. Dar atomii? Din electroni și nuclee, iar nucleele din protoni și neutroni. La rândul lor, protonii și neutronii sunt compuşi din quarci. Quarcii și electronii – din câte ştim în prezent – sunt particule elementare, adică nu sunt compuse din particule mai mici.

Toate particulele elementare pe care le cunoaştem, atât cele care compun atomii, cât și cele care trăiesc puțin și sunt produse la acceleratoarele de particule sau provin din Univers sub forma razelor cosmice, alcătuiesc Modelul Standard al fizicii particulelor elementare. Acest model conţine, pe lângă quarcii care compun protonii și neutronii (up și down), alţi patru quarci mai grei, care au fost produși și studiați la acceleratoare.

Cel mai greu quark – care reprezintă și cea mai grea particulă a Modelului Standard, adică cea cu masa cea mai mare – este quarcul top. Masa sa este de circa 170 de ori mai mare ca cea a protonului. Quarkul top poate fi generat prin transformarea energiei în masă (este vorba de energia cinetică a fasciculelor de particule). Dar, tocmai pentru ca are o masă așa de mare, acest quark este greu de produs la acceleratoare, întrucât necesită că acestea să ciocnească particule la energii foarte mari. Quarcul top este cel mai recent quarc descoperit – acum 25 de ani în SUA, la Tevatron, unde din ciocnirea protonilor cu antiprotonii au rezultat și quarci top.

Recent, experimentul CMS de la marele accelerator de particule Large Hadron Collider (LHC) de la CERN (Geneva) a reușit să descopere quarci top, împreună cu anti-quarci top, generați în coliziuni de nuclee de plumb la energii de circa 5 TeV. Ceea ce au măsurat cercetătorii nu este quarkul top ca atare, ci particulele generate din lunga serie de dezintegrări ale acestuia. Motivul: quarcul top se dezintegrează instantaneu, având o durată de viaţă de ordinul yoctosecundei.

Yoctosecunda reprezintă 10 la puterea minus 24 de secunde. Ceva incredibil de scurt! Pe lângă durata de viaţă a acestui quarc, cea a quarcului bottom, al doilea ca greutate, adică o picosecundă (10 la puterea minus 12 secunde), pare o eternitate!

Rezultatul va trebui confirmat prin alte măsurători, întrucât semnificația statistică este de patru sigma (în fizica particulelor se consideră că un rezultat este bine stabilit dacă semnificația sa statistică este de cel putin cinci sigma).

La ce ne ajută acest studiu? Trăind atât de puțin, quarcul top se dezintegrează în așa-numita plasmă de quarci și gluoni. Aceasta se formează atunci când nucleele de plumb se ciocnesc, iar quarcii și gluonii astfel formați se dizolvă într-o supă primordială care, se crede, exista imediat după Big Bang și din care, pe măsură ce Universul s-a răcit în urma expansiunii, a luat naştere materia, sub forma protonilor și a neutronilor, a atomilor și a galaxiilor actuale.

Posibilitatea de a studia proprietăţile plasmei de quarci și gluoni cu ajutorul particulelor care se obțin din dezintegrarea quarcilor top cu diverse energii, permite realizarea a ceva asemănător cu un video al evoluţiei plasmei și deci a evoluţiei Universului nostru în primele clipe ale existenței sale.

Rezultatele studiului colaborării CMS au fost publicate în revista Physical Review Letters. Ele au stârnit deja mult interes în comunitatea ştiinţifică, în special din partea cercetătorilor care se ocupă de particule elementare, dar și de nașterea și evoluţia Universului, adică de cosmologie.

CITIȚI ȘI:

O nouă formă de materie nucleară stranie, descoperită în Japonia
Descoperire majoră: CERN a observat o dezintegrare îndelung căutată a bosonului Higgs
Exotica particulă Xi, o nouă descoperire făcută la acceleratorul de la Geneva

LĂSAȚI UN MESAJ

Introduceti comentariul
Introdu numele

three + five =