Vědci z CERNu jsou na stopě objevu. Může jít o neznámou částici, nebo úplně novou základní sílu

Vědci, kteří zkoumají částice v projektu CERN, odhalili problém v teorii, která popisuje a vysvětluje základní stavební kameny vesmíru a síly, jimiž se vesmír řídí. Možná tím narazili na zcela neznámou částici nebo dokonce energii.

Teorií o fungování vesmíru je celá řada; v současné době je nejrozšířenější takzvaný Standardní model. Řada fyziků se ale domnívá, že tato představa o fungování vesmíru je jen částečným poznáním sil, které řídí vesmír, a že bude sloužit jen jako odraz pro ještě hlubší pochopení kosmu.

Vědci, kteří pracují na Velkém hadronovém urychlovači, si všimli velmi neočekávaného chování částice, které se říká b kvark, někdy také krásný nebo spodní kvark. Velký hadronový urychlovač je obří, 27 kilometrů dlouhý tunel pod francouzsko-švýcarskou hranicí. Vědci v něm urychlují dva paprsky částic proti sobě rychlostí blízkou rychlosti světla. Srážky těchto svazků paprsků vytváří spršky nových částic, které pak zkoumají.

  • Kvarky jsou podle standardního modelu částicové fyziky elementární částice, ze kterých se skládají hadrony (tedy například protony a neutrony).
  • Podle standardního modelu částicové fyziky nemají kvarky vnitřní strukturu a jsou spolu s leptony a kalibračními bosony „nejmenší“ známé částice, ze kterých se skládá hmota.

A právě při těchto srážkách se ukázalo nečekané chování b kvarku – podle nové studie by mohlo být důsledkem působení zatím neznámé a neobjevené subatomární částice.

Fyzici jsou tímto objevem nadšení, přesto upozorňují, že je pro jeho potvrzení ještě potřeba dalších dat a analýz. „Když jsme se poprvé podívali na výsledky, úplně jsme se rozklepali, tak nás to rozrušilo. Srdce nám začalo opravdu bušit,“ uvedl pro stanici BBC profesor Mitesh Patel z Imperiální koleje v Londýně. „Zatím je příliš brzy říct, jestli jde opravdu o odchylku od Standardního modelu, ale možné důsledky těchto výsledků jsou ta nejúžasnější věc, kterou jsem za dvacet let v oboru viděl,“ dodal.

Za zdmi světa menšího než atom

Atomy dostaly od starých Řeků své jméno jako nejmenší již dále nedělitelné částice hmoty. Moderní věda už dlouho ví, že to je omyl. Že se skládají z protonů, elektronů a neutronů, se dnes už učí na základních školách. Jenže i tyto částice se skládají z ještě drobnějších dílků.

Těm nejmenším a tedy opravdu základním (alespoň dle současného poznání) se říká fundamentální nebo elementární. Fyzika připouští, že i ony se z něčeho skládají, proto je definuje jako „částice hmoty, jejíž vnitřní struktura je neznámá a není tedy známo, zda se skládá z jiných částic“.

Standardní model všechny známé elementární částice popisuje a také ukazuje všechny síly, které mezi nimi působí. Díky tomu umí Standardní model popisovat nejrůznější fyzikální jevy, od těch největších, jako je třeba exploze supernovy, až po ty nejmenší, jako jsou například vazby mezi kvarky v protonu.

Standardní model má ale také několik slabin. Neumí stále vysvětlit řadu důležitých součástí moderní fyziky – některé z nich jsou přitom zcela klíčové. Jedná se zejména o takzvanou temnou hmotu, která zřejmě tvoří asi čtvrtinu známého vesmíru, temnou energii, která tvoří přes 70 procent vesmíru a také povahu jedné ze čtyř základních sil kosmu – gravitace.

Standardní model tedy není sbírkou nedotknutelných dogmat; naopak, chápe se spíše jako základ pro mnohem lepší model vesmíru, který vznikne v budoucnosti. A právě Velký hadronový urychlovač je nástrojem, který by mohl k detailnějšímu pohledu do mikrosvěta pomoci a vzniku takového modelu nahrát.

Co vzniklo v urychlovači?

V urychlovači běží na různých zařízeních více experimentů – jedním z nich je LHCb, který hledá rozdíly mezi hmotou a antihmotou tím, že studuje výše popsaný kvark b. Tyto částice, které se obvykle v přírodě nevyskytují, protože nejsou součástí běžné hmoty, v urychlovači vznikají – a posléze se rozpadají.

Během rozpadu se jedna částice mění na několik jiných, které ale mají menší hmotnost. Podle Standardního modelu se krásné kvarky rozkládají na elektrony a miony – přičemž po rozkladu by jich mělo být stejné množství. Jenže ve skutečnosti experimenty popsané v novém výzkumu ukázaly, že je elektronů víc než mionů.

Tyto výsledky nejsou definitivní, ale podle fyziků začínají být už velmi zajímavé, protože pravděpodobnost, že je pozorování jen výsledkem statistické náhody, se dostala na 1:1000. Aby se dalo pozorování pokládat za objev, musela by tato pravděpodobnost ještě významně klesnout – až na 1:3,5 milionu.

  • Tradičně fyzici uvažují o čtyřech: gravitaci, elektromagnetické síle, slabé interakci a silné interakci. Je možné, že alespoň tři z nich jsou různé aspekty jedné síly. 

Částice, nebo síla?

Jedním z vysvětlení by mohly být zatím neobjevené hypotetické částice, jimž se říká leptokvarky, po nichž fyzici už řadu let marně pátrají. Naposledy na konci roku 2020 vyšly výsledky dalšího neúspěšného pátrání po nich. 

Ještě zajímavější možností je, že se jedná o působení doposud nepopsané kosmické síly, která má na rozpad vliv – jejím nositelem by mohla být spekulativní částice „Z prime“.

Podle kvantového fyzika Konstantinose Petridise by objev něčeho takového znamenal opravdový přelom. „Objev nové přírodní síly je svatým grálem částicové fyziky. Naše současné porozumění tomu, z čeho se skládá vesmír, je pozoruhodně nedostatečné – nevíme, z čeho je složených 95 procent kosmu, ani proč je takový rozdíl v množství hmoty a antihmoty,“ uvedl pro web The Guardian.

Tato síla by zřejmě byla extrémně slabá, proto se ji zatím nepodařilo jinými způsoby odhalit – ale na celý model vesmíru by měla zásadní dopad. Vědci nyní budou výsledky dále ověřovat a hledat možná vysvětlení.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Obrazem: Detail tisku i živočišné říše. Jaké snímky vyhrály soutěž, kde se fotí mikroskopem

Nikon Small World je fotografická soutěž a současně fórum pro předvádění krásy a složitosti života viděného světelným mikroskopem. Slouží jako okno do světa, který lze vidět pouze přes čočku optického mikroskopu.
před 46 mminutami

Kódy, zdravotní údaje, firemní dokumenty. Co neposílat nástrojům AI?

Chatboti s umělou inteligencí, jako jsou ChatGPT, Claude a Copilot, jsou stále populárnější. Kolik by toho ale o nás měli skutečně vědět?
před 19 hhodinami

Dehonestovaný americký vědec vyhrál soud nad ženou, která ho obvinila. Teď pracuje pro Česko

Sexuální skandál připravil amerického vědce Davida Sabatiniho o prestižní místo i důvěru kolegů. Teprve po pěti letech od začátku kauzy se mu podařilo získat vysoké odškodné od kolegyně, která ho z nevhodného chování obvinila. Vědec v současné době spojil svou kariéru s Českem.
před 20 hhodinami

OSN: Země směřuje k oteplení o 2,8 stupně Celsia proti předindustriálnímu období

Planeta při současné celosvětové klimatické politice směřuje k tomu, že bude do konce století o 2,8 stupně Celsia teplejší než v předindustriálním období, uvedl podle agentury DPA Program OSN pro životní prostředí (UNEP). Každý zlomek stupně nad hranici 1,5 stupně Celsia přitom podle šéfky UNEP Inger Andersenové zvyšuje riziko smrtících povodní, vln veder a lesních požárů, jaké letos zažila řada zemí.
včeraAktualizovánopřed 23 hhodinami

El Niño může zdražit potraviny, experti se obávají hlavně globálních dopadů

Přímé důsledky letošního jevu El Niño na Česku by sice měly být zanedbatelné, silněji se ale mohou projevit nepřímé dopady. I když se v Česku urodí dost základních potravin, jako je pšenice nebo kukuřice, jejich ceny mohou stoupnout, hodnotí analytici.
před 23 hhodinami

Padesát milionů za Koperníka. Kdysi zakázanou knihu koupil neznámý sběratel

V přepočtu skoro padesát milionů korun investoval neznámý kupec do prvního vydání přelomového díla Mikuláše Koperníka. Aukční síň Sotheby's vydražila 20. října i dalších 155 knih věhlasných středověkých i novověkých astronomů, matematiků a fyziků, včetně Isaaca Newtona, Galilea Galileiho nebo Tychona Braha. V původním nákladu kdysi vydali nižší stovky knih, dochoval se jich ale jen zlomek – proto mají dnes takovou cenu.
včera v 09:34‌‌

Čínský hacker napadl stovku západních webů. Práci za něj odvedli AI agenti

Kybernetické útoky jsou stále levnější a snadnější, prokazuje odhalený případ, kdy čínští hackeři využili volně dostupné agentské umělé inteligence (AI), aby velmi levně napadli dobře zabezpečené internetové stránky.
včera v 08:23‌‌

Milion gigabitů za sekundu. Nový podmořský kabel propojí USA a Evropu

Nový a extrémně rychlý internetový podmořský kabel – s názvem Petal – propojí Evropu a Spojené státy. Jeho stavbu oznámila společnost Meta. S délkou sedm tisíc kilometrů má jako vůbec první podobný projekt spojit kontinenty petabitovou rychlostí. Teoreticky by mohl zajistit souběžné streamování hudby pro 75 procent světové populace.
20. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.