Понякога най-големите открития са тези, които не търсиш
Знаеш онова чувство, когато отидеш в магазина за мляко и се прибереш с пълна количка от неочаквани съкровища? Е, физиците от Националната ускорителна лаборатория „Томас Джеферсън" току-що преживяха еквивалента на този момент — но в света на частиците.
Тези учени имаха една мисия: да намерят екзотичната частица Y(2175) — мистериозен обект, който обърква изследователите от 2006 г. насам. Вместо това откриха две нови структури, които никой не очакваше. И честно? Това може да се окаже дори по-вълнуващо от това, което първоначално са търсили.
„Търсехме потвърден XYZ кандидат с фотонен сноп, но вместо това открихме две други структури," споделя Малте Албрехт, научен сътрудник в лабораторията. „Това е нова информация."
Сега не знам за теб, но „нова информация" във физиката обикновено означава „току-що отворихме врата към нещо невероятно."
Какво точно са XYZ състоянията?
Тук нещата стават наистина странни. Вероятно помниш от училище, че атомите се състоят от протони, неутрони и електрони. А протоните и неутроните — от още по-малки частици, наречени кварки. Достатъчно просто, нали?
Е, задръж, защото Вселената реши да бъде по-сложна от това.
Някои частици просто не се вписват в историята, която разбираме. Това са XYZ състоянията — цяло семейство субатомни частици, които сякаш играят по собствени правила. Те не са типичните двойки кварк-антикварк (наречени мезони). Не са и стандартните комбинации от три кварка (като протоните и неутроните). Изглежда са нещо съвсем различно.
Може би са „хибридни" частици с възбудени глуони (частиците, които държат кварките заедно). Може би са „тетракварки" — четири-кваркови конфигурации, които звучат като нещо от научната фантастика. Или пък са нещо, за което още не сме и помисляли.
„Един от колегите ми го сравни с 1950-те години," разказва Франк Нерлинг, физик, работещ по проекта. „Тогава учените изведнъж откриха цял 'зоопарк' от частици. Сега виждаме нещо подобно — зоопарк от тези екзотични състояния."
Мистерията Y(2175)
Нека поговорим конкретно за Y(2175). За първи път забелязана през 2006 г. от експеримента BaBar в SLAC, тази частица е истинска главоблъсканица за почти две десетилетия.
Какво я прави толкова странна? За начало, тя обитава „областта странни кварки" — основно кварталите на частиците, съдържащи странни кварки. Но Y(2175) се държи малко... странно. Квантовите ѝ свойства не съответстват на това, което очакваме от нормална двойка кварк-антикварк.
Трудният момент? Всеки път, когато учените са я откривали, са използвали един и същ метод: сблъскват електрони и позитрони (техните антиматерии близнаци). Сякаш виждаш определена птица само в една гора — и започваш да се чудиш дали просто пропускаш къде другаде може да се крие.
Това се промени с експеримента GlueX в лабораторията.
Различен начин да погледнеш
Ето какво прави това откритие наистина интересно: изследователите използваха фотонен сноп върху протонна мишена. Сравни това с електрон-позитронните сблъсъци, които досега бяха единственият начин да засечем Y(2175).
Представи си го така: досега си намирал детелини с четири листа само в слънчеви поляни. После някой решава да провери сенчестите горски поляни и намира не само още детелини, а две напълно нови разновидности, за съществуването на които никой не е подозирал.
По същество това се случи тук.
„Влизаме в нова ера," отбеляза Нерлинг. И е прав — след десетилетия, в които Стандартният модел ни даваше ясни отговори за поведението на частиците, изведнъж се плува в екзотични частици, които не искат да се вместят в нашите подредени категории.
Защо трябва да ти пука?
Справедлив въпрос. Повечето от нас не са физици на частици и шансовете това директно да засегне вторника ти са доста малки.
Но ето защо е важно: научаваме фундаментално повече за това как работи реалността на най-базисно ниво. Силната ядрена сила — една от четирите фундаментални сили на природата — е тази, която държи кварките заедно, за да формира всичко, което виждаме. Тези екзотични XYZ състояния са по същество силната сила, която се показва, създавайки структури, които не сме очаквали.
Всеки път, когато откриваме нещо, което оспорва моделите ни, трябва да попитаме: Нашето разбиране ли е непълно? Или Вселената е по-креативна, отколкото сме ѝ давали кредит?
Въз основа на тези резултати? Бих заложил на по-креативната Вселена.
Ловът продължава
И така, какво следва? Учените ще трябва да потвърдят тези две нови структури и да разберат точно какво са. Хибриди? Тетракварки? Нещо съвсем друго?
Добрата новина е, че наличието на множество методи за детекция (фотонни снопове и електрон-позитронни сблъсъци) означава, че учените могат да сверят бележките и да си изградят по-пълна картина. Сякаш имаш няколко свидетели на едно и също мистериозно събитие — колкото повече гледни точки, толкова по-ясно става всичко.
И искрено? Харесва ми, че тези физици се натъкнаха на нещо неочаквано. Науката рядко следва права линия от въпроса до отговора. Най-големите открития често идват от това да държиш очите си отворени, когато Вселената те изненада.
Малте Албрехт го каза перфектно: „Това е нова информация."
Нова информация, точно така. И в област, където постоянно ни напомнят колко много още не разбираме, това се усеща като доста страхотно начало.
Източник: ScienceDaily