Nauka

Piękna antymateria w eksperymencie LHCb

Ostatnia aktualizacja: 27.04.2010 12:40
Zaobserwowano rozpad mezonu pięknego - jest przełom w badaniu antymaterii.

Aparatura detekcyjna eksperymentu LHCb, jednego z czterech najważniejszych przy Wielkim Zderzaczu Hadronów, zaobserwowała rozpad mezonu pięknego. Detekcja jest kolejnym krokiem na drodze do odkrycia w przyszłości nowych, nieznanych współczesnej fizyce zjawisk.

Pod Genewą wykryto pierwszy rozpad mezonu pięknego B+, rzadkiej cząstki naładowanej. Cząstki tego typu były już obserwowane we wcześniejszych eksperymentach. - Wyjątkowość naszego zdarzenia z mezonem B+ polega na tym, że po raz pierwszy w detektorze LHCb zobaczyliśmy cząstkę, do rejestracji której ten ogromny eksperyment został zaprojektowany – wyjaśnia dr Marek Szczekowski z Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku.

Aby wykryć pierwszy rozpad mezonu pięknego, fizycy musieli przeanalizować około 10 milionów zderzeń proton-proton, a następnie zrekonstruować przebieg wybranego zjawiska. Rekonstrukcja nie była łatwa, bo w znalezionym zdarzeniu detektory zarejestrowały około 100 innych cząstek. Ustalono, że podczas zderzenia protonu z protonem powstał mezon B+, który przeleciał drogę około dwóch milimetrów i rozpadł się na dwie mniejsze cząstki – mezon i kaon.

Protony w akceleratorze LHC krążą obecnie z energiami 3,5 teraelektronowolta (TeV). W wyniku zderzeń energia sięga rekordowej wartości 7 TeV. Pierwsza rejestracja mezonu B+ w LHCb wymagała kilku tygodni pracy, ponieważ protony zderzają się jednak stosunkowo rzadko. - Przewidujemy, że gdy intensywność wiązek wzrośnie, w ciągu każdej sekundy będziemy rejestrować nawet dwa tysiące rozpadów cząstek pięknych – mówi dr Szczekowski.

Instytut Problemów Jądrowych w Świerku uczestniczy w eksperymencie LHCb niemal od jego samego początku. Fizycy z IPJ zbudowali 130 modułów (1/3 całości) zewnętrznego detektora LHCb, służących do rekonstrukcji torów i pomiaru pędu cząstek naładowanych. W IPJ zaprojektowano, wykonano i przetestowano też jedne z najbardziej skomplikowanych układów w systemie zbierania danych eksperymentu LHCb. Prace nad detektorami dla LHCb zostały zrealizowane we współpracy z Instytutem Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie i Akademią Górniczo-Hutniczą.
[----- Podzial strony -----]

Badania dużej liczby rozpadów mezonów pozwolą dokładnie zmierzyć wiele własności mezonów zawierających kwarki i antykwarki piękne. Fizycy mają nadzieję, że uda się wtedy znaleźć małe różnice w rozpadach i odkryć przyczyny złamania symetrii między materią a antymaterią. Zadanie to jest podstawowym celem eksperymentu LHCb.

Zgodnie z obecnymi teoriami fizycznymi i modelami kosmologicznymi, 13,7 mld lat temu, tuż po Wielkim Wybuchu, energia zaczęła przekształcać się w materię. Ponieważ cząstki zawsze powstają w parach cząstka-antycząstka, antymaterii powinno być dziś tyle samo co materii. Obserwacje astronomiczne nie potwierdzają tego przypuszczenia – nigdzie nie widać śladów trudnej do uniknięcia anihilacji obiektów kosmicznych. Oznacza to, że Wszechświat jest zdominowany przez materię, która nie jest idealnie lustrzanym odbiciem antymaterii.

Wszystkie dotychczasowe pomiary łamania symetrii w rozpadach mezonów pięknych zgadzają się z naszą najlepszą teorią budowy materii, Modelem Standardowym. Fizycy zdają sobie jednak sprawę, że Model Standardowy ma ograniczony zakres stosowalności i nie wyjaśnia wielu obserwowanych zjawisk. Celem nadrzędnym współczesnej fizyki jest więc stworzenie nowej, dokładniejszej teorii budowy materii. Nie wiadomo jednak jak to zrobić, bo teoretycy przedstawili nie jedną, a cały szereg nowych propozycji.

Wiele z nich przewiduje istnienie dotychczas nieznanych cząstek elementarnych (np. supersymetrycznych), inne wprowadzają dodatkowe wymiary przestrzeni. Nie jest jasne, która z tych dróg poprawnie opisuje rzeczywistość. Największe eksperymenty przy Wielkim Zderzaczu Hadronów, takie jak ATLAS czy CMS, zaprojektowano aby bezpośrednio wykrywać cząstki supersymetryczne. W eksperymencie LHCb stosuje się inne, komplementarne podejście: próbuje się znaleźć ślady nowej fizyki poprzez precyzyjne pomiary rozpadów znanych cząstek pięknych.
 

Przemysław Goławski,
na podstawie materiałów Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku

Zobacz więcej na temat: POLSKA CERN Genewa Kraków
Czytaj także

Tevatron szuka bozonu Higgsa

Ostatnia aktualizacja: 17.02.2009 13:37
Czy należący do CERNu LHC da się przegonić Amerykanom?
rozwiń zwiń
Czytaj także

Zderzacz Hadronów w końcu działa

Ostatnia aktualizacja: 21.11.2009 04:00
Europejscy naukowcy z CERN uruchomili ponownie Wielki Zderzacz Hadronów.
rozwiń zwiń
Czytaj także

LHC działa "lepiej niż sie spodziewano"

Ostatnia aktualizacja: 23.11.2009 13:03
Europejscy naukowcy są zachwyceni - LHC nareszcie działa.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Co po LHC?

Ostatnia aktualizacja: 23.11.2009 13:05
Przedstawiamy naukowe możliwości i trwające już prace nad nowymi zderzaczami cząstek. Jeszcze potężniejszymi.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Czarne dziury w LHC są możliwe!

Ostatnia aktualizacja: 06.04.2010 13:51
Rozwiązanie równań pola Einsteina dowodzi, że powstanie czarnych dziur w CERN jest możliwe!
rozwiń zwiń
Czytaj także

Bagietka zablokowała LHC

Ostatnia aktualizacja: 09.11.2009 10:25
„Boska Maszyna”, jak szumnie nazywa się LHC, znowu się przegrzała.
rozwiń zwiń
Czytaj także

LHC bije rekordy

Ostatnia aktualizacja: 01.12.2009 16:32
Osiągnięto już energie przekraczające 1 teraelektronowolt.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Pierwszy mion LHC

Ostatnia aktualizacja: 14.12.2009 14:43
Nietypowa cząstka elementarna, mion, została zarejestrowana przez aparaturę pomiarową LHC.
rozwiń zwiń
Czytaj także

LHC rusza po przerwie

Ostatnia aktualizacja: 03.03.2010 12:28
W najbliższych dniach energia zderzeń niemal trzykrotnie przekroczy dotychczasowy rekord.
rozwiń zwiń