Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci z projektu ALICE na urychlovači LHC v CERNu poprvé přímo pozorovali tzv. mrtvý kužel (dead-cone effect), který patří k základním předpovědím teorie silné interakce. Kromě toho také získali přímý experimentální přístup k měření kvarku c (půvabný, charm) v jeho izolované podobě, tedy předtím, než ho silná interakce slepila do hadronů.
Přímé pozorování mrtvého kužele je náročné, bylo třeba využít data z proton-protonových srážek shromažďovaná tři roky a sofistikované analytické techniky.
Kvarky a gluony, souhrnně nazývané partony, vznikají při srážkách částic včetně srážek mezi protony. Po svém vzniku procházejí partony kaskádou událostí zvanou partonová sprška, při níž ztrácejí energii vyzařováním záření v podobě gluonů. (Gluony rovněž vyzařují gluony.) Vzor záření této spršky závisí na hmotnosti partonu emitujícího gluon; přitom platí, že kolem směru letu partonu je emise gluonů potlačena. To je právě onen mrtvý kužel (viz obrázek/obrázky). Jeho existence byla předpovězena již před asi 30 lety z fundamentálních principů teorie silné interakce. Pozorovat jej přímo se však až dosud nikomu nepodařilo – mrtvý kužel může být totiž vyplněn jinými částicemi (přiletěly odjinud nebo jde o částici vzniklou přeměnou partonu) a navíc parton mění směr letu (opět viz obrázek).
Jak partonová sprška postupuje, gluony jsou emitovány pod menším úhlem a energie kvarku klesá, což vede k větším mrtvým kuželům potlačené emise gluonů. Credit: CERN
V rámci projektu ALICE se nyní podařilo spršku „pozorovat“ zpět v čase z konečných produktů, respektive signálů, které byly zaznamenány na detektorech.
Vědci byli schopni identifikovat jet vytvořený kvarkem c a vysledovat celou historii emisí gluonů tohoto kvarku. Podoba kuželu přitom odpovídá hmotnosti kvarku c (kvarky, jejichž hmotnost se blíží nule, mrtvé kužely skoro nemají). Podobné přímé měření hmotnosti samotného kvarku se zatím podařilo jen u u nejtěžšího kvarku t (top, svrchní). Ostatní kvarky jsou pro nás obvykle „uzavřeny“ do složených částic, slepené gluony.
ALICE Collaboration, Direct observation of the dead-cone effect in quantum chromodynamics, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04572-w
Zdroj: CERN / Phys.org
