Více než stovka částicových fyziků z celého světa se ve dnech 10.–16. srpna 2008 sjela do Prahy na výjezdní workshop experimentu DZero. Ten zkoumá srážky protonů s antiprotony, které vytváří urychlovač vstřícných svazků Tevatron. Setkání společně uspořádaly Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i., MFF UK v Praze a FJFI ČVUT, jejichž výzkumné týmy se experimentu účastní již desátým rokem.
Tevatron byl vybudován v 80. letech ve Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilabu) poblíž Chicaga a v současné době urychluje protony a antiprotony na energie 1000krát větší, než je jejich klidová hmota. Díky této obrovské energii dochází při srážkách k tvorbě nových těžkých částic. Takto byl v roce 1995 na Tevatronu objeven experimenty CDF a DZero top kvark – jeden ze základních stavebních kamenů hmoty, který váží stejně jako atom zlata. Urychlovač a experimenty prošly v druhé polovině 90. let modernizací a od roku 2001 znovu nabírají data. Do současné doby zaznamenaly experimenty CDF a DZero více než 40krát větší množství srážek, než jaké stačilo k objevu top kvarku. Tato zvýšená četnost srážek umožnila detailní studium vlastností interakcí i objev nových částic. Jedním z cílů experimentu DZero je potvrdit či vyvrátit existenci Higgsova bosonu, teoreticky předpovězené částice, pomocí níž je možné ve Standardním modelu přiřadit fundamentálním částicím nenulové hmotnosti. Na tomto poli dosáhl experiment dílčího výsledku vyloučením malého intervalu možných hmotností (viz http://press.avcr.cz/aktuality.php?id=265). Záměrem je prozkoumat co největší interval hmotností hledaného bosonu do roku 2009 nebo 2010.
Schéma detektoru Dzero
Na pražském workshopu fyzici diskutovali o množství nových výsledků pro nadcházející podzimní konference. Experimenty CDF a DZero na urychlovači Tevatron zhodnocují mnohaleté úsilí zveřejňováním významných fyzikálních výsledků a bezpochyby neřekly poslední slovo. Štafetu nových objevů postupně převezmou experimenty na urychlovači LHC v CERN, který byl v září tohoto roku spuštěn (více http://www-d0.fnal.gov/).
Fyzikové z experimentu DZero ve Fermiho národní laboratoři (Fermilab), kterou provozuje americké Ministerstvo pro energetiku, objevili také novou částici Omega-b tvořenou třemi kvarky. Ta obsahuje dva tzv. podivné kvarky „s“ a spodní kvark „b“: (s-s-b). Jedná se o exotického příbuzného mnohem častějšího protonu, je ovšem zhruba 6krát těžší. Objev dvojnásobně podivné částice posouvá fyziky o krůček blíže k pochopení toho, jak je hmota z kvarků složena, a k doplnění „periodické soustavy baryonů“. Baryony (z řeckého barys – těžký) jsou částice, které jsou vytvořeny ze tří kvarků. Proton je tvořen dvěma horními a jedním dolním kvarkem (u-u-d).
Při zpracováním téměř 100 miliard případů srážek vyprodukovaných fermilabským urychlovačem částic Tevatron našli fyzikové z experimentu DZero 18 případů, v nichž částice vzniklé při srážce protonu a antiprotonu vykazovaly jedinečný „podpis“ částice Omega-b. Po svém vzniku, dříve než se rozpadne na lehčí částice, urazí Omega-b přibližně jeden milimetr. Její rozpad, způsobený slabou interakcí, proběhne během biliontiny sekundy. Teoretici předpověděli hmotnost Omega-b baryonu v intervalu 5,9–6,1 GeV/c^2 (hodnota změřená fyziky z experimentu DZero je 6,165 ± 0,016 GeV/c^2). Částice má elektrický náboj obdobný jako elektron a spin (vnitřní moment hybnosti) 1/2.
„Pozorování dvojnásob podivného omega-b baryonu je dalším triumfem kvarkového modelu,“ zdůraznil jeden z vedoucích experimentu DZero Dimitrij Denisov. „Naše měření jeho hmoty a způsobu jeho produkce a rozpadu pomůže lépe porozumět silné interakci, která drží kvarky pohromadě.“
Podle kvarkového modelu, který formulovali v r. 1964 Murray Gell-Mann a George Zweig, lze ze čtyř kvarků, horního, dolního, podivného a spodního, sestavit 20 různých baryonů se spinem 1/2; fyzikové pozorovali prozatím 13 z nich. „Měření hmoty Omega-b baryonu umožňuje otestování výsledků počítačových simulací, jež jsou založeny na kvantové chromodynamice na mříži,“ řekl Andreas Kronfeld, teoretik z Fermilabu. „Objev této částice je příkladem vzrušujících výsledků, které v posledních několika letech plynou z urychlovačových laboratoří.“ Omega-b je příbuzným slavného a „ještě podivnějšího“ baryonu omega minus, který je tvořen třemi podivnými kvarky (s-s-s). „Po objevu omega minus baryonu začali lidé věřit, že kvarky opravdu existují,“ uvedl Darien Wood z Northeastern University, další z vedoucích experimentu DZero. Více o Omega-b baryonu na http://wwwd0.fnal.gov/Run2Physics/WWW/results/final/B/B08G/.
ALEXANDER KUPČO, MILOŠ LOKAJÍČEK,
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Tevatron byl vybudován v 80. letech ve Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilabu) poblíž Chicaga a v současné době urychluje protony a antiprotony na energie 1000krát větší, než je jejich klidová hmota. Díky této obrovské energii dochází při srážkách k tvorbě nových těžkých částic. Takto byl v roce 1995 na Tevatronu objeven experimenty CDF a DZero top kvark – jeden ze základních stavebních kamenů hmoty, který váží stejně jako atom zlata. Urychlovač a experimenty prošly v druhé polovině 90. let modernizací a od roku 2001 znovu nabírají data. Do současné doby zaznamenaly experimenty CDF a DZero více než 40krát větší množství srážek, než jaké stačilo k objevu top kvarku. Tato zvýšená četnost srážek umožnila detailní studium vlastností interakcí i objev nových částic. Jedním z cílů experimentu DZero je potvrdit či vyvrátit existenci Higgsova bosonu, teoreticky předpovězené částice, pomocí níž je možné ve Standardním modelu přiřadit fundamentálním částicím nenulové hmotnosti. Na tomto poli dosáhl experiment dílčího výsledku vyloučením malého intervalu možných hmotností (viz http://press.avcr.cz/aktuality.php?id=265). Záměrem je prozkoumat co největší interval hmotností hledaného bosonu do roku 2009 nebo 2010.
Schéma detektoru Dzero
Na pražském workshopu fyzici diskutovali o množství nových výsledků pro nadcházející podzimní konference. Experimenty CDF a DZero na urychlovači Tevatron zhodnocují mnohaleté úsilí zveřejňováním významných fyzikálních výsledků a bezpochyby neřekly poslední slovo. Štafetu nových objevů postupně převezmou experimenty na urychlovači LHC v CERN, který byl v září tohoto roku spuštěn (více http://www-d0.fnal.gov/).
Fyzikové z experimentu DZero ve Fermiho národní laboratoři (Fermilab), kterou provozuje americké Ministerstvo pro energetiku, objevili také novou částici Omega-b tvořenou třemi kvarky. Ta obsahuje dva tzv. podivné kvarky „s“ a spodní kvark „b“: (s-s-b). Jedná se o exotického příbuzného mnohem častějšího protonu, je ovšem zhruba 6krát těžší. Objev dvojnásobně podivné částice posouvá fyziky o krůček blíže k pochopení toho, jak je hmota z kvarků složena, a k doplnění „periodické soustavy baryonů“. Baryony (z řeckého barys – těžký) jsou částice, které jsou vytvořeny ze tří kvarků. Proton je tvořen dvěma horními a jedním dolním kvarkem (u-u-d).
Při zpracováním téměř 100 miliard případů srážek vyprodukovaných fermilabským urychlovačem částic Tevatron našli fyzikové z experimentu DZero 18 případů, v nichž částice vzniklé při srážce protonu a antiprotonu vykazovaly jedinečný „podpis“ částice Omega-b. Po svém vzniku, dříve než se rozpadne na lehčí částice, urazí Omega-b přibližně jeden milimetr. Její rozpad, způsobený slabou interakcí, proběhne během biliontiny sekundy. Teoretici předpověděli hmotnost Omega-b baryonu v intervalu 5,9–6,1 GeV/c^2 (hodnota změřená fyziky z experimentu DZero je 6,165 ± 0,016 GeV/c^2). Částice má elektrický náboj obdobný jako elektron a spin (vnitřní moment hybnosti) 1/2.
„Pozorování dvojnásob podivného omega-b baryonu je dalším triumfem kvarkového modelu,“ zdůraznil jeden z vedoucích experimentu DZero Dimitrij Denisov. „Naše měření jeho hmoty a způsobu jeho produkce a rozpadu pomůže lépe porozumět silné interakci, která drží kvarky pohromadě.“
Podle kvarkového modelu, který formulovali v r. 1964 Murray Gell-Mann a George Zweig, lze ze čtyř kvarků, horního, dolního, podivného a spodního, sestavit 20 různých baryonů se spinem 1/2; fyzikové pozorovali prozatím 13 z nich. „Měření hmoty Omega-b baryonu umožňuje otestování výsledků počítačových simulací, jež jsou založeny na kvantové chromodynamice na mříži,“ řekl Andreas Kronfeld, teoretik z Fermilabu. „Objev této částice je příkladem vzrušujících výsledků, které v posledních několika letech plynou z urychlovačových laboratoří.“ Omega-b je příbuzným slavného a „ještě podivnějšího“ baryonu omega minus, který je tvořen třemi podivnými kvarky (s-s-s). „Po objevu omega minus baryonu začali lidé věřit, že kvarky opravdu existují,“ uvedl Darien Wood z Northeastern University, další z vedoucích experimentu DZero. Více o Omega-b baryonu na http://wwwd0.fnal.gov/Run2Physics/WWW/results/final/B/B08G/.
ALEXANDER KUPČO, MILOŠ LOKAJÍČEK,
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
English
