Experiment ATLAS na Velkém hadronovém urychlovači měří páry top-kvarku ve srážkách protonů s olovem, což je důležitá událost pro částicovou fyziku a kosmologii.
Krabí mlhovina, pozůstatek po supernově, která explodovala před téměř tisíci lety, vykazuje extrémní podmínky podobné těm, které mohly existovat v raném vesmíru.
Vědci se již desítky let snaží rekonstruovat první okamžiky vesmíru. A nyní skupina výzkumníků dospěla k závěru, který by mohl změnit naše chápání velkého třesku a všeho, co se odehrálo po něm. Jako by našli rozmazaný snímek z počátků vesmíru, na který čekala celá vědecká komunita.
Podle studie zveřejněné Cornellovou univerzitou tým experimentu ATLAS na Velkém hadronovém urychlovači poprvé detekoval páry top-antitop kvarků ve srážkách protonů s olovem. Není to jen tak ledajaký úspěch: dosáhli statistické významnosti pět sigma – zlatého standardu pro potvrzení objevu v částicové fyzice.
Klíč je v nejtěžších částicích ve vesmíru.
Top kvarky jsou těžké váhy subatomárního světa. S energií přibližně 173 GeV/c² jsou nejhmotnějšími známými elementárními částicemi. Tento experiment je zajímavý, protože jejich studiem ve srážkách protonů s olovem mohou fyzikové sledovat, jak se chovají uvnitř složitých atomových jader, což se podobá pozorování dynamiky, která existovala v prvních sekundách po velkém třesku, kdy vše mohlo vzniknout uvnitř černé díry.
Experiment analyzoval data ze srážek při energii 8,16 TeV zaznamenaná v roce 2016. Výsledky ukázaly účinný průřez 58,1 nb s chybou 9 %. Pro ty, kteří tyto pojmy neznají, to potvrzuje, že částice se chovají tak, jak předpovídají teoretické rovnice, což posiluje naše současné modely fyziky vysokých energií.
Co však vědce překvapilo, byl faktor jaderné modifikace 1,09. Toto číslo, blízké hodnotě 1, naznačuje, že atomová jádra ovlivňují tyto částice méně, než se očekávalo. Jako by si top kvarky zachovávaly svou identitu i za extrémních podmínek, což by mohlo vysvětlit jevy, jako jsou výtrysky hmoty, které způsobují některé černé díry.
Tento objev není jen technickým faktem pro odborníky. Má přímé důsledky pro pochopení základních sil vesmíru a mohl by dodat váhu teoriím, které říkají, že černé díry nejsou slepé uličky, ale spíše portály, kde se hmota může přeměnit a znovu zrodit.
Fyziky obzvláště těší, že nyní mohou tyto supermasivní částice studovat za extrémních podmínek a využít LHC jako jakýsi „stroj času“, který nakrátko obnoví podmínky v raném vesmíru. Tato možnost by mohla vnést světlo do záhad, jako je možná existence malých prvotních černých děr, které musely vzniknout v prvních okamžicích po velkém třesku.
Jsme blízko ke zjištění přesného data zrodu vesmíru? Pravděpodobně ne, ale právě jsme získali zásadní informace pro zpřesnění našich odhadů. Tento objev je jako vytržení stránky ze starého vesmírného rodinného alba, které nám pomáhá rekonstruovat rodokmen veškeré hmoty a energie kolem nás.
