Субатомні частинки складаються з трьох видів легких частинок - кварків. Два кварки відомі як "висхідні кварки", а один - "спадний кварк". Упродовж десятиліть фізики припускали, що в протонах можуть бути присутніми і більш масивні кварки. Вони здобули популярність як "кварки з внутрішньою чарівністю".
Кварки зачарування важать більше, ніж висхідні або низхідні кварки. Хуан Рохо, фізик-теоретик з Амстердамського Університету, каже, що цілком можливе існування компонента важчого за сам протон.
Рохо і його колеги використовували комбінацію теоретичних розрахунків і експериментальних результатів, щоб виявити таємничу чарівність протона. Фізик стверджує, що вимірювання цієї властивості має вирішальне значення для розуміння фундаментальних частинок Всесвіту.
Відомо, що складність протона зростає в міру його вивчення. Протони можна спостерігати за надзвичайно високих енергій унаслідок зіткнень у Великому адронному колайдері (ВАК), розташованому недалеко від Женеви.
Вони містять строкату суміш нематеріальних кварків та антикварків. "Зовнішні кварки" утворюються, коли глюони, частинки, які допомагають склеювати кварки всередині протонів, розпадаються на кварк-антикваркові пари.
Зовнішні кварки не впливають на прояв протона. Ці кварки - результат того, як поводяться високоенергетичні глюони. C-кварки можуть існувати в протонах і за низьких енергій.
Квантова фізика не дозволяє частинкам набувати певного статусу доти, доки їх не буде виміряно.
Замість цього вони описуються за допомогою ймовірностей. Існує невелика ймовірність того, що протони мають внутрішню чарівність. Це означає, що буде два висхідних кварки, спадний кварк, а також шарм-кварк і антикварк.
Протони не визначаються як сукупність окремих частинок, тому маса протона не є простим підсумовуванням його частин. Іншими словами, він може містити важчі субчастинки.
Команда провела тисячі вимірювань у пошуках доказів "зачарованих" протонів. Дослідники повідомляють, що кварки з внутрішньою чарівністю утримують 0,6% імпульсу протона.
Для отримання переконливого результату зазвичай потрібно 5 сигм. Рамона Вогт, фізик-теоретик із Національної лабораторії Лоуренса Лівермора в Каліфорнії, заявила, що даних і аналізу недостатньо для повноцінного висновку. Вона написала перспективну статтю про дослідження в Nature.
Важко визначити "внутрішню чарівність", а це збиває з пантелику вчених, коли вони повторно аналізують результати попередніх досліджень.
Воллі Мельничук, фізик-теоретик із Лабораторії Джефферсона в Ньюпорт-Ньюс (Вірджинія), каже, що є межі притаманної чарівності, принаймні з технологічного погляду.
Новий аналіз включає результати роботи колаборації LHC. Відповідне дослідження було опубліковано в журналі Physical Review Letters.
К.-П. Юань, фізик-теоретик із Мічиганського державного університету, стверджує, що включення цих даних в аналіз "є нововведенням".
Але Юань незадоволений методом інтерпретації. "Це не відповідає тому, що ми називаємо сучасним аналізом".
Щоб краще зрозуміти роботу БАК та інших прискорювачів частинок, що розганяють протони, вченим необхідно визначити внутрішній "шарм" протона і довго спостерігати за результатами. Дослідники повинні вміти оцінювати деталі об'єктів, що стикаються.
За словами Тіма Гоббса, фізика-теоретика з Фермілаба, майбутні прискорювачі, такі, як електронно-іонний колайдер, будівництво якого планують завершити найближчим часом, допоможуть надати дані, які здатні розв'язати цю проблему. "Проблема залишається з нами. Вона складна".
Джерело: sciencenews.org
