Vědci na Velkém hadronovém urychlovači pozorovali poprvé doposud zcela neznámou částici. Exotická částice hmoty se skládala ze čtyř půvabných kvarků – nic takového zatím fyzika neznala.
Fyzici poprvé pozorovali zcela neznámou částici hmoty
Tento objev umožní vědcům ještě lépe pochopit, jak kvarky fungují. Právě kvarky jsou totiž tím, co tvoří základ veškeré hmoty ve vesmíru – a současně i tím, co antičtí filozofové i první fyzici nazývali pojmem „atom“, tedy nejmenší, dále už nedělitelné částice, z nichž je vybudována veškerá struktura hmoty.
- V roce 1974 se objevily první modely počítající s tím, že kvarky se skládají z dalších menších částic, takzvaných preonů. Dodnes však pro tyto teorie neexistuje jediná experimentální indicie, kvarky se chovají jako bodové až do rozměrů řádově 10−18 metru a tam je i hranice současných experimentálních možností.
- Také teoretické koncepty rozpracovávané v současnosti se od preonových teorií liší a potenciální nebodovost kvarků řeší nejčastěji pomocí strun.
Kvarky spojené dohromady tvoří složené částice, které se označují jako hadrony – to jsou například protony a neutrony. Nalezení neznámé částice pomůže lépe pochopit, jak se kvarky spojují, aby vytvářely větší částice.
Jak voní kvarky
Kvarky jsou natolik drobné a zvláštní částice, že si fyzika při jejich popisu nevystačí s běžnou řečí, pro jejich druhy a chování proto přišla s až básnickým jazykem.
Kvarky se rozdělují na šest takzvaných vůní. Podle nich existují kvarky typu dolů, nahoru, podivný, půvabný, spodní neboli krásný a svrchní neboli pravdivý. Každý z kvarků se navíc může vyskytnout ve třech barvách, přičemž ale pojem „barva“ neoznačuje barvu, ale spíše druh jejich náboje.
Kvarky se normálně kombinují po dvojících nebo trojicích – právě tak vznikají hadrony. Celé desítky let teoretičtí fyzikové spekulují o tom, že by mohly existovat i hadrony, které jsou složené ze čtyř, nebo dokonce pěti kvarků; vytvořili pro ně název tetrakvarky a pentakvarky. Teprve nedávné pokusy na urychlovačích částic prokázaly, že takové částice doopravdy existují.
Tyto částice tvořené nezvyklými kombinacemi různých typů kvarků jsou ideální pro studium jedné ze základních sil kosmu, takzvané silné interakce, tedy síly, která drží pohromadě protony, neutrony a atomová jádra.
- Základní interakce (základní síly) umožňují popsat všechny známé způsoby vzájemného silového působení částic a pole. Popisují nejrůznější fyzikální jevy od exploze supernovy až po vazby mezi kvarky v protonu.
- Tradičně fyzici uvažují o čtyřech: gravitaci, elektromagnetické síle, slabé interakci a silné interakci.
„Částice tvořené čtyřmi kvarky jsou už tak dost exotické, ale tato je navíc tvořená čtyřmi těžkými kvarky stejného typu – dvěma půvabnými kvarky a dvěma půvabnými antikvarky,“ uvedl fyzik Giovanni Passaleva. „Až doposud všechny experimenty pozorovaly tetrakvarky s maximálně dvěma těžkými kvarky.“
Na tomto objevu pracovalo v experimentu LHCb přes 1400 vědců z 19 zemí. Studium těchto extrémních systémů částic umožňuje fyzikům testovat nejrůznější teorie, jichž je věda plná, a ověřovat, jsou-li platné. Současně to otevírá cestu k objevu dalších částic, které mohou významným způsobem ovlivňovat základní pletivo našeho kosmu.