Rezultatul coliziunilor de particule în cadrul proiectului LHCb.
Fasciculul de protoni se deplasează de la stânga la dreapta. Liniile din imagine indică traiectele particulelor rezultate în timpul coliziunii.

Se numește oscilație între un mezon D0 și antimezonul D0; un efect de natură cuantică care a fost recent măsurat în cadrul proiectului LHCb de la Marele Accelerator de Hadroni (LHC) de la CERN, Geneva. Ca să aibă loc această oscilație trebuie să existe o diferență între masele celor două particule. Aceasta este cea mai mică măsurată vreodată în fizică, de doar 10-38 grame!

 
Experimentele de la LHC și LHCb  
      
La laboratorul CERN de la Geneva sunt studiate o serie de procese care au loc în lumea particulelor elementare, pentru a se înțelege mai bine legile naturii și eventual a descoperi noi procese și noi particule.

Tocmai la CERN este instalat cel mai mare accelerator de particule: LHC (Large Hadron Collider), care are o circumferință de circa 27 km, unde diverse proiecte au ca obiect lumea microscopică. Printre aceste experimente se număra ATLAS și CMS, cele care au descoperit bosonul Higgs, dar și ALICE și LHCb.

ALICE studiază procese care ar fi avut loc în universul timpuriu, imediat după Big Bang, adică așa-numita plasmă de quarkuri și gluoni.

LHCb este specializat în studiul diferenței dintre lumea materiei și cea a antimateriei, adică studiază comportamentul particulelor față de cel al antiparticulelor pentru a înțelege, printre altele, unde a dispărut antimateria din univers, întrucât se crede că după Big Bang existau atât antiparticule, cât și particule în cantitate egală. Antimateria însă nu pare să mai existe în universul nostru.

Studiile de acest gen sunt complexe și dificile, întrucât au nevoie de detectoare de particule deosebit de sensibile, atât pentru particule cu sarcină electrică, cât și pentru cele neutre.
      

Oscilația mezonilor D0  
      
Unul dintre procesele studiate de LHCb este așa-numita oscilație a mezonilor D0 în antimezoni D0.

Mezonii sunt familii de particule compuse dintr-un quark  și un antiquark. Quarcurile sunt particule elementare în cadrul modelului standard.

Mezonul D0 este compus dintr-un quark charm și un antiquark up. Există și antiparticula corespunzătoare, anti-mezonul D0, care este compus dintr-un quark up și un antiquark charm. Ambii mezoni sunt neutri din punct de vedere electric.

Mezonii D0 fac parte din categoria mezonilor care oscilează: se pot transformă dintr-un mezon într-un antimezon. În natură practic există stări de masă D1 și D2, una mai grea și alta mai lejeră, la baza mezonilor D0 și anti-D0 (care sunt suprapuneri cuantice de D1 și D2), existența acestora fiind la baza oscilației mezonilor D0!

Mecanica cuantică este la baza acestei oscilații care face ca mezonii D0 să se transforme în anti-mezoni D0 și invers.
      

Ce a măsurat LHCb?
      
LHCb a măsurat mezoni D0 produși în urma interacțiunii protonilor de la LHC. Acești mezoni parcurg doar câțiva milimetri înainte să se dezintegreze în alte particule. Comparând între ele dezintegrări ale mezonilor la distanțe diverse față de locul unde au fost produși s-a putut studia modul în care aceștia oscilează, ceea ce depinde de diferența de masă dintre D1 și D2 (cele două stări de masă ale mezonilor D0).

Cercetătorii au măsurat, cu o precizie de 5 sigma, o diferență de masă de circa 10-38 grame, cea mai mică diferență de masă măsurată până în prezent. Ca și cum s-ar fi măsurat un bulgăre de zăpadă față de întreaga masă a muntelui Everest (aceasta din urmă reprezentând masa mezonului D0).
 

Studii în viitorul apropiat   
      
Colaborarea LHCb intenționează să măsoare această diferență de masă cu o precizie din ce în ce mai mare, întrucât în acest fel ar putea observa diferențe între măsurătoare și ceea ce este prevăzut de teoria modelului standard.

Aceste diferențe ar putea fi generate de particule necunoscute în modelul standard, care ar putea accelera sau încetini oscilația mezonilor D0. Aceste noi particule ar putea reprezenta materia întunecată care este căutată frenetic în multe proiecte de cercetare științifică din lumea întreagă.


Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro