Primul semn că singularitatea triunghiulară evidențiază particule care schimbă identități în mijlocul zborului

Fizicienii care cercetează vechile date ale acceleratorului de particule de la CERN au găsit dovezi ale unui proces nemaivăzut până acum. Este vorba despre singularitatea triunghiulară.

Teoretizată pentru prima dată de fizicianul rus Lev Landau în anii 1950, singularitatea triunghiulară se referă la un proces subatomic rar în care particulele schimbă identități înainte de a zbura una de lângă alta. În acest scenariu, două particule numite kaoni formează două colțuri ale triunghiului, în timp ce particulele pe care le schimbă formează al treilea punct al triunghiului.

• Scanările cerebrale dezvăluie un pericol ascuns în alimentele ultra-procesate
• Ce au descoperit astronomii pe orbita unei stele antice?

„Particulele implicate au schimbat quarkurile și și-au schimbat identitatea în acest proces”, a declarat co-autorul studiului, Bernhard Ketzer, de la Institutul Helmholtz pentru Radiații și Fizică Nucleară de la Universitatea din Bonn, într-un comunicat, preluat de Live Science.

Se numește singularitate, deoarece metodele matematice pentru descrierea interacțiunilor cu particule subatomice se descompun.

Experimentul COMPASS

În 2015, fizicienii care studiau coliziunile de particule la CERN, Elveția, au aruncat o privire asupra unei colecții exotice de particule de scurtă durată cunoscută sub numele de tetraquark. Dar noua cercetare oferă o interpretare diferită. În loc să formeze o nouă grupare, o pereche de particule a schimbat identități înainte de a zbura. Acest schimb de identitate este cunoscut ca o singularitate triunghiulară, iar acest experiment ar putea oferi primele dovezi ale acestui proces.

Experimentul COMPASS (Common Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy) de la CERN studiază forța puternică. Pentru a înțelege această forța puternică, oamenii de știință de la COMPASS sparg particule la energii foarte ridicate în interiorul unui accelerator numit Sincrotronul Super Proton (SPS). Apoi, urmăresc să vadă ce se întâmplă.

Încep cu un pion, care este format din două blocuri fundamentale, un quark și un antiquark. Forța puternică menține quarkul și antiquarkul lipite împreună în interiorul pionului. Spre deosebire de celelalte forțe fundamentale ale naturii, care devin mai slabe odată cu distanța, forța puternică devine mai puternică cu cât se separă mai mult de quark-uri.

Acel pion se accelerează aprope la viteza luminii și apoi este trântit într-un atom de hidrogen. Această coliziune rupe legătura de forță puternică dintre quark-uri, eliberând toată acea energie acumulată.

„Acest lucru este transformat în materie, ceea ce creează noi particule”, a spus Ketzer.

În 2015, COMPASS a analizat un record de 50 de milioane de astfel de coliziuni și a găsit un semnal interesant. În urma acestor coliziuni, a apărut o nouă particulă. Au numit particula „a1 (1420)”.

Cum apar triunghiurile

În urma noii analize, cercetătorii cred că pionul se sparge în atomul de hidrogen și se rupe, toată energia puternică a forței producând o inundație de particule noi. Unele dintre aceste particule sunt kaoni, un alt tip de pereche quark-antiquark. Foarte rar, când se produc doi kaoni, încep să parcurgă căile separate. În cele din urmă, acei kaoni se vor descompune în alte particule mai stabile. Dar înainte de a face acest lucru, își schimbă unul dintre quarkuri, transformându-se în acest proces.

Acel scurt schimb de quark între cei doi kaoni este cel care imită semnalul unui tetraquark.

Dacă se trasează traseele particulelor individuale după coliziunea inițială, perechea de kaoni formează două picioare, iar particulele schimbate fac pe al treilea între ele, făcând să apară un triunghi în diagramă, de unde și numele.

Citește și: 

Câte acceleratoare naturale de particule au descoperit cercetătorii în galaxia Calea Lactee

Primele dovezi ale unei descompuneri rare a bosonului Higgs, descoperite de fizicienii de la CERN

În mod surprinzător, laserele sunt cel mai lent lucru de pe Pământ

X17, particula care ar putea duce la identificarea unei a cincea forţe fundamentale