Ολοκληρώθηκε η έρευνα για τα κορυφαία κουάρκ

Μία ομάδα φυσικών του επιταχυντή Tevatron στις ΗΠΑ, ανακοίνωσε πως κατάφερε για πρώτη φορά να παράγει ένα κουάρκ μέσω μίας πολύ σπάνιας αντίδρασης. Για να το πετύχει, χρειάστηκαν 20 χρόνια ερευνών και περισσότερες από 500 τρισεκατομμύρια συγκρούσεις σωματιδίων.

Tα κουάρκ είναι στοιχειώδη σωματίδια, δεν διαιρούνται περαιτέρω δηλαδή, και μεταξύ άλλων απαρτίζουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια τα οποία βρίσκονται στους πυρήνες των ατόμων. Απαντώνται σε 6 διαφορετικούς τύπους: επάνω, κάτω, παράδοξο, γοητευτικό, κορυφαίο και κουάρκ πυθμένα.

Από τους τύπους αυτούς, τα κορυφαία κουάρκ είναι τα βαρύτερα, με μάζα ελαφρώς μεγαλύτερη από το σωματίδιο Χιγκς, γεγονός που σημαίνει πως η παραγωγή τους είναι περίπλοκη υπόθεση, στην οποία μόνο ο επιταχυντής σωματιδίων LHC στο CERN της Ελβετίας, και ο Tevatron στο Fermilab του Σικάγο έχουν επιτύχει.

Υπάρχουν πολλές αντιδράσεις που μπορούν να οδηγήσουν στην παραγωγή κορυφαίων κουάρκ και η πιο συχνή ήταν εκείνη που οδήγησε στην πειραματική ανακάλυψη του σωματιδίου το 1995, όταν οι επιστήμονες συνέκρουσαν πρωτόνια με τα αντισωματίδιά τους, σε μία αντίδραση που εμπεριέχει ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις.

Η θεωρία  προέβλεπε κι άλλους τρόπους παραγωγής κορυφαίων κουάρκ μέσω ασθενών πυρηνικών δυνάμεων, οι οποίες ανακαλύφθηκαν τα επόμενα χρόνια στο Tevatron και επιβεβαιώθηκαν από τον LHC. Για να ολοκληρωθεί όμως το παζλ της παραγωγής του κορυφαίου κουάρκ έλειπε ένας συγκεκριμένος τρόπος, τον οποίο οι φυσικοί ονομάζουν κανάλι s.

Για να εντοπίσουν 40 περιπτώσεις κορυφαίων κουάρκ που δημιουργήθηκαν μέσω του καναλιού s, υπό την επίδραση των ασθενών δυνάμεων, οι φυσικοί του Tevatron ανέλυσαν δεδομένα μίας δεκαετίας συγκρούσεων.  Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι εξαιρετικά μικρές πιθανότητες για τις αντιδράσεις αυτές που δίνονται από τη θεωρία, τις καθιστούν από τις πιο σπάνιες αλληλεπιδράσεις που επιτρέπει η φυσική.

«Πρόκειται για μία σημαντική ανακάλυψη, η οποία προσθέτει στην εικόνα που έχουμε για το Καθιερωμένο Πρότυπο», δήλωσε σχετικά ο Τζέιμς Ζίγκριστ, καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο του Μπέρκλι. «Συμπληρώνει το πορτραίτο ενός από τα στοιχειώδη σωματίδια στο Σύμπαν, δείχνοντάς μας έναν από τους πιο σπάνιους τρόπους να το δημιουργήσουμε», κατέληξε.

Για τα πειράματα στο Tevatron συνεργάστηκαν επιστήμονες από 27 χώρες, οι οποίοι παρόλη τη διακοπή λειτουργίας του το 2011, συνεχίζουν να αναλύουν τα δεδομένα από τις συγκρούσεις που κατέγραψαν οι ανιχνευτές σωματιδίων, χρησιμοποιώντας πιο αναπτυγμένα υπολογιστικά προγράμματα και τεχνικές.

naftemporiki.gr