JAV mokslininkai, dirbantys su Tevatrono greitintuvu, aptiko įrodymų, jog aukščiausi kvarkai gali egzistuoti be savo partnerių antikvarkų.
Šiuos „pavienius“ aukščiausius kvarkus (kvarkas – viena iš dviejų fundamentalių medžiagos sudedamųjų dalių pagal standartinį modelį) tyrėjai tikėjosi atrasti nuo pat 1995 m., kai buvo aptiktos aukščiausių kvarkų ir antikvarkų poros.
Fermi laboratorijos mokslininkai (JAV) viliasi, kad jų panaudoti metodai palengvins Higso bozono paiešką. Ne paslaptis, jog Higso bozonas kol kas yra tik teoriškai numatyta dalelė, tačiau jos atradimas turėtų įtakos tolesnei fizikos raidai, nes padėtų atskleisti masės prigimtį.
Mokslininkų darbas, išspausdintas paskutiniajame „Physical Review D“ numeryje, patvirtina ir patikslina pernai „Physical Review Letters“ pateikto straipsnio duomenis.
Gauti rezultatai vainikuoja ilgą tarptautinės tyrėjų komandos, vienijančios fizikus iš 90 įvairių institucijų, triūsą. Mokslininkai tyrinėjo D0 detektoriaus registruojamus duomenis – tai, kas susidarydavo po protonų ir antiprotonų priešpriešinių srautų susidūrimo.
D0 detektorius yra milžiniškas cilindro formos įrenginys, galintis išmatuoti daugybės dalelių energijas ir skriejimo trajektorijas. Tačiau iš viso duomenų rinkinio išskirti vieną vienintelį dominantį įvykį ar dalelę – nepaprastai sudėtinga užduotis.
„Manau, kad pavienio aukščiausio kvarko signalo išskyrimas iš mūsų duomenų rinkinio yra tarsi riba, kurios toliau nebegalime peržengti. Galiausiai signalo pagrindą sudaro tik keli įvykiai, tačiau jie nėra aiškiai apibrėžti. Tiesą sakant, kalbame apie vos apčiuopiamą tam tikrų įvykių grupių statistinį skirtumą – būtent tai išduoda pavienio kvarką egzistavimą“, – pasakoja mokslininkas Darienas Woodas.
„Pavyzdžiui, teigiu, kad danai vidutiniškai yra šiek tiek aukštesni už norvegus. Tačiau negaliu teigti, jog atsitiktinai pasirinkęs vieną daną ir vieną norvegą, būtinai priešais save išvysiu aukštesnį daną. Lygiai taip pat išmatavęs kieno nors ūgį negaliu pasakyti, ar tas žmogus yra danas, ar vis dėlto norvegas. Bet jeigu aš nagrinėčiau tam tikrą danų ir norvegų grupę, danų dalį grupėje galėčiau įvertinti žinodamas tik jų ūgius“, – aiškina mokslininkas.
Pirmiausia fizikai sumažino nagrinėjamų duomenų kiekį – iš milijardų protonų ir antiprotonų susidūrimų išrinko 1,4 tūkst. daugiausia žadančių įvykių. Tuomet į pagalbą pasitelkę sudėtingus analizės metodus atrinko dar 60.
„Šie 60 įvykių nuo likusių 1340 skyrėsi tik labai smulkiomis detalėmis. Tam, kad iš fono galėtume išskirti įvykių signalus, skirtingų įvykių savybių matavimams suderinti panaudojome tris nepriklausomus metodus. Galiausiai šiuos tris rezultatus apibendrinome – taip pasiekėme didžiausią jautrumą“, – teigia mokslininkė Anna Heinson iš Kalifornijos universiteto Riversaide.
„Minėtieji trys metodai panaudoti pirmą kartą, todėl doktorantai ir podoktorantai šioje srityje sėkmingai pralaužė ledus“, – sako ji.
Pavienius aukščiausius kvarkus, kaip ir Higso bozoną, numato dalelių fizikos standartinis modelis. Ši teorija aprašo elementariąsias daleles ir tris fundamentalias gamtos jėgas – stipriąją, silpnąją ir elektromagnetinę sąveikas.
Esant itin didelėms energijoms silpnoji ir elektromagnetinė jėgos paprastai laikomos vienos jėgos, vadinamos elektrine silpnąja sąveika, sudedamosiomis dalimis.
Standartinis modelis numato, kad elektrinė silpnoji jėga gali sukurti aukščiausią kvarką kartu su apatiniu, keistuoju arba (didžiausia tikimybė) žemiausiu antikvarku.
Toks dalelių susidarymo scenarijus skiriasi nuo stipriosios sąveikos poveikio, nes veikiant šiai jėgai, aukščiausias kvarkas visada atsiranda kartu su aukščiausiu antikvarku.
