Temat: Rusza dzisiaj LHC - największy akcelerator cząstek na...
LHC - poszukiwacz zaginionej antymaterii
Jednym z zadań uruchomionego w CERN akceleratora LHC będzie znalezienie odpowiedzi na pytanie, dlaczego we wszechświecie nie ma antymaterii. Naukowcy przypuszczają, że była, ale znikła razem z większością materii tuż po Wielkim Wybuchu. Z czego więc powstał wszechświat? Z resztek - uważają naukowcy. Antymateria to fenomen znany fizykom od dziesięcioleci. Każda cząstka elementarna ma swój odpowiednik, który zasadniczo różni się od niej tym, że ma ładunek elektryczny o przeciwnym znaku. Czyli antyproton jest cząstką o masie i innych własnościach protonu, ale o ujemnym ładunku, zaś antyelektron (inaczej pozytron) ma masę elektronu, ale ładunek dodatni.
Inną znaną własnością antymaterii jest to, że gdy cząstka antymaterii zetknie się z cząstką materii, to obie ulegają anihilacji, czyli znikają zamieniając się w fotony - czystą energię. Natomiast w procesie kreacji, czyli zamianie energii w materię, regułą jest tworzenie się takiej samej liczby cząstek i antycząstek. We wszechświecie powinno zatem być tyle samo materii co antymaterii, ale nie ma. A jeżeli antycząstka się pojawi - w wyniku rozpadu promieniotwórczego lub wytworzona sztucznie w laboratorium - anihiluje w zetknięciu ze swoim zwykłym odpowiednikiem.
Naukowcy są jednak przekonani, że kiedyś - w najwcześniejszych początkach wszechświata - było tyle samo materii, co antymaterii.
Jak tłumaczył PAP dr hab. Marek Szczekowski z Instytutu Problemów Jądrowych im. Andrzeja Soltana w Świerku, w tym gwałtownym okresie powstałe w wyniku gigantycznego aktu kreacji cząstki i antycząstki, zetknąwszy się ze sobą anihilowały, ale nie pozostała po nich tylko energia, ponieważ przed anihilacją materia z jakiegoś powodu zyskała przewagę liczebną nad antymaterią. Skutek był taki, że anihilowała taka sama ilość materii i antymaterii, a "nadwyżka" materii pozostała. Umożliwiło to powstanie materialnego świata - gwiazd, planet i życia na planetach. Krótko mówiąc - powstanie naszej rzeczywistości.
"Zaskakujące jest, że potrafimy zmierzyć tę nadwyżkę. Jest to tzw. stosunek barionów do fotonów (czyli materii do energii we wszechświecie - PAP). Jest bardzo mały i wynosi kilka dziesięciomiliardowych. Czyli tylko kilka na każde dziesięć miliardów protonów nie mogło znaleźć partnera do anihilacji i pozostało. Tak więc nasz wszechświat to taka +resztówka+ po początkowym wszechświecie" - wyjaśnił naukowiec.
Naukowcy starają się zrozumieć jak doszło do złamania symetrii i skąd wzięła się ta nadwyżka materii. W tym zadaniu ma pomóc akcelerator LHC, a konkretnie jeden z zainstalowanych przy nim detektorów - LHCb. Dopisek "b" to skrót od angielskiego słowa beauty - piękny. Taką nazwę nosi jeden ze znanych naukowcom kwarków. Nazwa LHCb wzięła sie stąd, że detektor zaprojektowano do obserwacji "mezonów b" - nietypowych par, które tworzą kwark i antykwark, z których jeden jest "piękny".
Cząstki takie będą się tworzyły w zderzeniach protonów w akceleratorze. Będzie to symulacja zdarzeń, które nastąpiły niedługo po Wielkim Wybuchu, kiedy w niestabilnym wszechświecie energia zamieniała się w materię. Jeszcze wcześniej, jak przypuszczają fizycy, zachwiała się symetria między ilością materii i antymaterii, co umożliwiło powstanie naszego świata. Teraz trzeba potwierdzić teorię doświadczalnie i zrozumieć mechanizm tego zjawiska.
"Jest to jedno z podstawowych pytań, dotyczących naszego wszechświata. Trochę się już domyślamy dlaczego tak jest, ale chcielibyśmy wiedzieć, czy nasze domysły są prawdziwe. Wygląda na to, że wszechświat bez nadwyżki materii powstałej w wczesnym okresie byłby wszechświatem składającym się tylko z promieniowania (fotonów), bo cała materia by zanihilowała" - podkreślił fizyk.
Obserwacja mezonów b nie będzie prosta, bo detektor na zarejestrowanie ich całego "życia" będzie miał kilkadziesiąt miliardowych części sekundy. Jak przekonuje jednak Szczekowski, to i tak długo w porównaniu z czasami życia innych mezonów, które wynoszą ok. jednej bilionowej sekundy.
"Ocenia się, że w eksperymencie LHCb w ciągu roku podczas zderzen proton-proton zostanie wyprodukowanych bilion (tysiąc miliardów) przypadków z cząstkami pięknymi. Jeśli cząstka piękna zostanie wyprodukowana w zderzeniu, to zanim się rozpadnie, przeleci średnio ok 1 cm. I ta odległość między wierzchołkiem pierwotnym (produkcji cząstki), a wtórnym (rozpadu cząstki) jest mierzona. Mierzone są również tory cząstek pochodzących z rozpadu cząstki w wierzchołku wtórnym. Z tych pomiarów odtwarzana jest masa, pęd, ładunek i czas życia cząstki pięknej" - tłumaczył Szczekowski.
To właśnie te pomiary pomogą naukowcom zrozumieć na czym tak naprawdę polega różnica między materią a antymaterią, która pozwoliła tej pierwszej zdobyć "przewagę" we wszechświecie.
пропозиції роботи
