OBJEV: nová částice těžší než proton

Zoologická zahrada částic, ze kterých se skládá hmota, je o jeden exemplář bohatší. Vědci, pracující s obřím urychlovačem částic LHC v CERNu oznámili objev nové částice, čímž se podařilo potvrdit její předpokládanou existenci. Vědecký tým objev oznámil v časopisu Physical Review Letters.

Urychlovač LHC pracuje tak, že dva svazky částic urychlí v opačných směrech na velmi vysoké rychlosti a poté je nechá vzájemně srazit. Vzniká gejzír hmoty rozbité na ty nejmenší stavební kameny, jež jsme v dané chvíli schopni pozorovat. Většinu z nich známe, týmy ale prahnou po detekci částic, jejichž existenci jsme si zatím jen teoreticky propočítali. Existují zpravidla jen zlomky sekund.

Takto byl přesně před pěti lety (4. července 2012) oznámen objev Higgsova bosonu. Nyní vědci pracující na největším urychlovači všech dob oznámili objev částice, která patří mezi baryony. To jsou těžké částice (řecký výraz barys totiž znamená těžký) s klidovou hmotností stejnou anebo vyšší, než je hmotnost protonu. Hmotnost nově identifikované částice je asi 3621 MeV, což je téměř čtyřikrát více, než v případě nejznámějšího baryonu, protonu.

V případě nového objevu jde o částici, která vznikla spojením dvou těžších půvabných kvarků a jednoho lehčího nahoru kvarku, jak vědci již dříve poeticky začali některé tyto elementární částice nazývat. Vzniklý baryon však dostal zcela nepoetické označení EJ _cc ⁺⁺ (Xi _cc ⁺⁺ ). Měl by být dvojnásobně těžký, než nejtěžší dosud známý baryon.

Existenci této částice vědci již dříve teoreticky předpokládali, objev tedy významně potvrzuje správnost modelů, s nimiž současná částicová fyzika pracuje. Současně však předpokládají, že nově objevená částice by mohla pomoci zpochybnit některé naše dosavadní představy o tom, jak jsou protony utvářeny a z jakého stavebního materiálu jsou „slepeny“. Dva těžké a jeden lehký kvark by totiž baryonu EJ _cc ⁺⁺ měly dát mírně odlišnou strukturu protonů a neutronů.

„Na rozdíl od jiných baryonů, v nichž trojice kvarků komplikovaně tančí kolem sebe, uvnitř dvojnásobně těžkého baryonu se kvarky chovají jako planetární systém. Dva těžké půvabné kvarky tu hrají roli těžkých hvězd obíhajících jedna kolem druhé, nahoru kvark pak kolem tohoto binárního systému obíhá,“ zdůrazňuje bývalý mluvčí vědeckého týmu LHCb, Guy Wilkinson.

Fyzikové z CERNu mají nyní zájem nalézt další zástupce rodiny dvojitě těžkých baryonů. Očekávají, že pozorování EJ _cc ⁺⁺ na LHC jim je pomůže odhalit.

Kde se částice tak dlouho skrývala a proč nebyla objevena již dříve? Tým potřeboval velké množství měření, aby její existenci dokázal ve statistikách odhalit s dostatečnou přesvědčivostí. Aby mohl tým fyziků „otevřít šampaňské“, potřeboval statistickou významnost alespoň 5 sigma. Objev EJ _cc ⁺⁺ je však podpořen statistikou s mírou významnosti 7 sigma. Dá se tedy říci, že tento výsledek nebude následovat blamáž s ohlášeným „objevem“ částic, letících vyšší rychlostí, než rychlostí světla.

Čtěte také: Zpráva CERNu o objevu