Našli to. Konečně.
Meson Bc*. Nejen pravidelný Bc+, ale jeho „nadšený“ bratranec. Objev byl učiněn na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v CERNu, který je v čele výzkumu s vysokou svítivostí.
Zde je návod, jak to funguje. Znáte protony a neutrony. Jsou to hadrony, vyrobené z kvarků, které drží pohromadě silná síla, síla, která působí jako lepidlo, které nikdy nezaschne. Typicky existují dva typy takových částic: baryony (skládající se ze tří kvarků) a mezony (jeden kvark a jeden antikvark). Jednoduché a čisté.
Ale ne vždy.
Některé mezony mají velkou váhu. Obsahují kouzlo a spodní kvarky. Tyto částice slouží jako laboratorní krysy pro jadernou fyziku a umožňují nám nahlédnout pod pokličku silné interakce, síly, která je spojuje dohromady. Stále však úplně nerozumíme tomu, jak přesně to funguje.
Mezon Bc+ je speciální. Zahrnuje dva těžké hráče: kouzlo kvark a kouzlo antikvark. Ale tým vědců hledal excitovaný stav – mezon Bc*.
K tomu se srazily protony s jinými protony s obrovskou energií.
Mezon Bc*+ je nestabilní a křehký. Téměř okamžitě se rozpadá na Bc+ a foton. Pokud vidíte fotony a produkty rozpadu společně, máte důkaz. Kuřácká pistole.
Problém je v tom, že tento foton je plachý.
Rozdíl v hmotnosti je nepatrný. Jen menší skok. V důsledku toho nese vznikající foton zanedbatelně malou energii. Pro standardní detektory je neviditelný. Příliš tichý. Příliš málo energie.
Věděli jste, že standardní metody identifikace fotonů zde selhaly? Detektory jim prostě nevěnovaly pozornost.
Experimentální tým ATLAS musel být kreativní. Nehledali samotný foton, ale jeho „stín“.
Pozorovali proces přeměny fotonu na elektron-pozitronový pár uvnitř dráhového detektoru. Tím zůstaly dvě kolejové čáry vycházející ze stejného bodu, ale posunuté od původního bodu kolize.
Jednalo se o nízkoenergetické dráhy: příčná hybnost byla asi 100 MeV, což je pod hranicí, které ATLAS obvykle věnuje pozornost. K jejich odhalení vědci vytvořili speciální rekonstrukční nástroj a speciální postup pro hledání těchto „duchů“.
A fungovalo to.
Hmotnostní rozdíl byl 64,5 MeV s chybou 1,4 MeV.
“Hodnota je v rámci teoretických předpovědí,” řekli. Dokonale však neodpovídá nejnovějším vysoce přesným výpočtům. Ale dost blízko. Velmi blízko.
Tento výsledek pohání naše modely. Trochu to objasňuje obraz silné jaderné interakce. Možná mírně. Možná to ještě nestačí.
Článek byl publikován v časopise Physical Review Letters. Další cihla v základu poznání. další vodítko o tom, jak je vesmír držen pohromadě. Nebo proč ne.
Hledáme vzory. Najdeme drobné odchylky. A pak pokračujeme ve srážkách částic.
