Sciencemag.cz
Doporučujeme
Krátce po velkém třesku se kvarky spojovaly do mnoha různých částic, z nichž se po ochlazení ukázaly být stabilní pouze protony a neutrony tvořící běžnou hmotu. V plazmatu horkém biliony (trillions) stupňů se podle všeho vyskytovaly i tzv. částice X.
Dnes jsou tyto částice X velmi vzácné, i když podle některých názorů mohou vznikat v urychlovačích částic slučováním kvarků. Vědci z MIT a dalších pracovišť nyní našli důkazy o existenci částic X v kvark-gluonovém plazmatu ve Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v CERNu. Tým použil techniky strojového učení k prověření více než 13 miliard srážek těžkých iontů, z nichž každá vyprodukovala desítky tisíc nabitých částic. V této ultrahusté polévce vysokoenergetických částic se výzkumníkům podařilo vyčlenit asi 100 částic typu X (3872), kdy pojmenování v závorce podle odhadované hmotnosti částice (v MeV/c na 2). Jedná se o vůbec první detekci těchto částic v kvark-gluonovém plazmatu. Dalším cílem je zkoumat vnitřní strukturu částice X.
V posledních letech bylo objeveno několik tetrakvarků (proton a neutron se skládají ze 3 kvarků). Také částice X bude zřejmě složena ze 4 kvarků; nemusí jít ovšem o „kompaktní“ tetrakvark, ale mohlo by se také jednat o částici složenou ze dvou slaběji vázaných mezonů (ty se samy o sobě skládají ze 2 kvarků, respektive kvarku a antikvarku).
Částice X (3872) byla poprvé (zřejmě) zachycena v roce 2003 experimentem Belle na urychlovači částic v Japonsku při rozbíjení vysokoenergetických elektronů a pozitronů. V tomto prostředí se však vzácné částice X rozpadaly příliš rychle na to, aby vědci mohli podrobně zmapovat jejich strukturu. Byla vyslovena hypotéza, že X (3872) a další exotické částice by mohly být lépe prozkoumány v kvark-gluonovém plazmatu.
Hlavní autor nové studie Yen-Jie Lee z MITu uvádí, že v plazmatu je tolik kvarků a gluonů, že by mohl vznikat i slušný počet částic X. Skeptici ale namítali, že v příslušné polévce vzniká současně i tolik jiných částic, že by je šlo stejně těžko najít. Nová studie je založena na analýze dat z LHC z roku 2018, kdy při 13 miliardách srážek iontů olova vznikalo obrovské množství (quadrillions v původní tiskové zprávě v angličtině) částic, které se rychle ochlazovaly a rozpadaly.
Vědci ale vycvičili algoritmus strojového učení k tomu, aby i v tomto chaosu dokázal odstínit pozadí a zaznamenat pouze částici X; respektive ne přímo ji, ale její dceřiné částice a charakteristické úhly jejich drah. Tento pík při určité hmotnosti/energii odpovídal částici X (3872). Podobných signálů se podařilo z dat „vyhrabat“ dokonce hned 100.
V plánu je, jak již bylo řečeno, dále zkoumat strukturu částice X (3872). Jde-li o pevně vázaný tetrakvark, měla by se rozpadat pomaleji než v případě, že by se jednalo o slaběji vázanou dvojici mezonů.
A. M. Sirunyan et al, Evidence for X(3872) in Pb-Pb Collisions and Studies of its Prompt Production at sNN=5.02 TeV, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.032001
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / Phys.org
