Sciencemag.cz
Doporučujeme
Když koncem roku 2023 Wojciech Brylinski analyzoval data kolaborace NA61/SHINE v CERNu, všiml si nečekané anomálie – nápadně velké nerovnováhy mezi nabitými a neutrálními kaony ve srážkách argonu se skandiem. Zjistil, že místo toho, aby vznikaly zhruba ve stejném počtu, nabité kaony se objevují o 18,4 % častěji než ty neutrální.
To naznačovalo, že takzvaná izospinová symetrie mezi kvarky nahoru (u) a dolů (d) může být narušena více, než se očekávalo, a to v důsledku rozdílů v jejich elektrických nábojích a hmotnostech. Stávající teoretické modely mají problém takové hodnoty vysvětlit, známé zdroje izospinové asymetrie předpovídají odchylky pouze v řádu několika procent.
Izospinová symetrie je jedním z aspektů symetrie podle vůně (flavor): silná interakce přistupuje ke všem kvarkům bez ohledu na jejich vůni. To znamená, že všechny typy kvarků by se měly při silné interakci chovat stejně, s výjimkou kinematických rozdílů vyplývajících z jejich různých hmotností. Izospin naproti tomu není symetrií elektromagnetické interakce, protože kvarky nahoru a dolů mají různé elektrické náboje.
Podle izospinové symetrie by silná interakce ve srážkách těžkých iontů měla generovat téměř stejné množství nabitých kaonů (tvořených buď kvarkem nahoru a podivným antikvarkem, nebo antikvarkem nahoru a podivným kvarkem) a neutrálních kaonů (tvořených buď kvarkem dolů a podivným antikvarkem, nebo antikvarkem dolů a podivným kvarkem) – to vzhledem k podobným hmotnostem kvarku nahoru a dolů. Data z experimentů NA61/SHINE ovšem hypotézu o stejných výtěžcích popírají.
„Vidím dva způsoby, jak tyto výsledky interpretovat,“ říká Francesco Giacosa, teoretický fyzik spolupracující s NA61/SHINE. „Zaprvé, je možné, že podstatně podceňujeme roli elektromagnetických interakcí při vytváření párů kvark-antikvark. Za druhé by tyto výsledky mohly znamenat, že silné interakce se neřídí symetrií podle vůní. Pokud by to byla pravda, bylo by to v rozporu se současným chápáním kvantové chromodynamiky (QCD).“
Projekty NA61/SHINE plánují další studie tohoto nového výsledku s použitím různých projektilů, terčů a energií srážek. Cílem je zjistit, zda je tento efekt jedinečný pro určité srážky těžkých iontů, nebo zda se jedná o obecnější rys vysokoenergetických interakcí.
Evidence of isospin-symmetry violation in high-energy collisions of atomic nuclei, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2312.06572
Zdroj: CERN / Phys.org, přeloženo / zkráceno
