Fizycy z CERN na tropie nieznanego. Rozpady „pingwinowe” kluczem do wielkiego odkrycia
Naukowcy z CERN analizujący dane z eksperymentu LHCb natrafili na ślad zjawisk wykraczających poza Model Standardowy. Badanie „rozpadów pingwinowych” mezonów B wykazało anomalie w kątach lotu cząstek. To jedno z najważniejszych odkryć ostatnich lat, które może zrewidować naszą wiedzę o fundamentach materii.
Od pewnego czasu wiadomo, że tzw. Model Standardowy, czyli teoria opisująca cząstki i oddziaływania, musi być niepełna, ponieważ istnieje szereg zjawisk, których wciąż nie potrafimy wyjaśnić. Chociaż model jest niepełny, pozostaje niezwykle precyzyjny. Dlatego poszukiwania „nowej fizyki” często polegają nie na bezpośrednim odkrywaniu nowych cząstek, lecz na wykrywaniu subtelnych odchyleń w znanych procesach. Naukowcy z CERN zdołali wykryć takie odchylenia w zbiorze 650 miliardów rozpadów zaobserwowanych w eksperymencie LHCb. Odstępstwo od Modelu Standardowego Przyjęty do publikacji w „Physical Review Letters artykuł zawierający analizę z eksperymentu w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN – europejskim laboratorium fizyki cząstek nieopodal Genewy – sugeruje, że doszło do postępu w pomiarze jednego z odstępstw od Modelu Standardowego. Dotyczy ono rozpadu cząstek zwanych mezonami B na inne cząstki. Wynik stanowi jedną z ostatnich pozostałych anomalii dla fizyków cząstek, którzy poszukują nowej fizyki w szczątkach zderzeń proton–proton, które zamieniają energię w materię. Czy jest Mezon B? Mezon B jest cząstką złożoną z kwarka dolnego (bottom) i innego, lżejszego kwarka. Rozpada się na inny mezon zawierający kwark dziwny, znany jako kaon, oraz dwa miony (cięższe odpowiedniki elektronu). Naukowcy stwierdzili, że kąty, pod jakimi produkty końcowe powstają w wyniku rozpadu, nie zgadzają się z przewidywaniami Modelu Standardowego. Dowody na tę anomalię narastają od 2015 roku. Pytanie, jak mierzy się wspomniane kąty? – Wyprodukowane cząstki przelatują przez materiał detektora i jonizują go, wytwarzając sygnały elektryczne, które są następnie odczytywane poprzez układy elektroniczne. Wiedząc, którędy przeszła cząstka, można wyliczyć kąt jej trajektorii. Ogólnie sprawa jest trochę bardziej skomplikowana, bo te interesujące kąty są zdefiniowane w układzie własnym mezonu B, więc należy jeszcze przeprowadzić zmianę układu współrzędnych – tłumaczy dr Rafał Staszewski z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, naukowiec pracujący przy eksperymencie ATLAS w LHC. Przewidywania kontra rzeczywistość – Mamy więc do czynienia z rozkładem kątowym (gęstością prawdopodobieństwa produkcji pod różnymi kątami). Tyle, że Model Standardowy przewiduje pewien rozkład, a obserwowany jest trochę inny – dodaje dr Staszewski. Fizycy uważają, że rozpad mezonu B – znany jako tzw. rozpad pingwinowy – powinien być szczególnie wrażliwy na dotąd nieodkrytą fizykę. Sama nazwa rozpadu ma zabawną historię. Powstała w 1977 roku, gdy brytyjski teoretyk John Ellis przegrał zakład i musiał użyć słowa „pingwin” w artykule naukowym. Analiza wykonana przez ekspertów z CERN opierała się na ogromnym zbiorze danych — około 650 miliardów rozpadów zarejestrowanych w latach 2011–2018. Aby wyodrębnić rzadkie przypadki interesującego rozpadu (ok. 1 na miliard), stosowano zaawansowane metody selekcji danych i rekonstrukcji torów cząstek w detektorze. Następnie wyniki porównano z bardzo precyzyjnymi przewidywaniami Modelu Standardowego. Zmierzone rozkłady kątowe nie zgadzają się z teorią – z istotnością ok. 4 sigma, co oznacza małe prawdopodobieństwo, że to przypadek. Podobny sygnał, choć słabszy, widzi też eksperyment CMS. Najważniejsze wyniki ostatnich lat – Sigma oznacza odchylenie standardowe. Każdy wynik pomiaru jest, z matematycznego punktu widzenia, liczbą losową. Jeśli taki pomiar zostałby powtórzony całkowicie niezależnie, wynik byłby inny. Wpływają na to zarówno błędy systematyczne jak i statystyczne – wyjaśnia dr Staszewski. Dodaje, że aby móc wyciągnąć wnioski z pomiaru, należy wziąć pod uwagę możliwość, że wynik jest efektem błędu pomiaru. – Rozważmy przykładową sytuację, w której teoria przewiduje wartość jakiegoś parametru równą 0, a mój pomiar daje wartość 1. Jeśli niepewność pomiaru wynosi 1, to istotność statystyczna wynosi 1 sigma. Jeśli natomiast mój błąd wynosiłby 0.1, to istotność statystyczna wynosi 10 sigma. Ma to znaczenie, ponieważ fluktuacje statystyczne na poziomie 1 sigma zdarzają się w ok 30% pomiarów. 2 sigma to niecałe 5%. 3 sigma – poniżej procenta. 4 sigma – 1 / 16000. Tradycyjnym progiem pozwalającym na mówienie o odkryciu nowego efektu jest 5 sigma (1 na niecałe 2 miliony) – mówi ekspert z IFJ PAN. Kluczowe wyniki. Co przyniesie przyszłość? – To jeden z najważniejszych wyników ostatnich kilku lat badań prowadzonych w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Szczególnie ekscytujące jest to, że wynik wydaje się być wstępnie potwierdzony przez inny eksperyment LHC, CMS, który również zaobserwował rozbieżność w tym rozpadzie mezonu B, choć z mniejszą istotnością statystyczną – mówi William Barter, fizyk cząstek z Uniwersytetu w Edynburgu, pracujący przy LHCb. Fizycy z LHCb nie przeanalizowali jeszcze ogromnej ilości danych dotyczących rozpadów pingwinowych zgromadzonych od 2018 roku. Teraz, gdy wstępna analiza została wykonana, proces ten powinien przyspieszyć, jednak nowych wyników nie należy się spodziewać wcześniej niż w przyszłym roku. Źródło: Nature Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Wielki Zderzacz Hadronów pozwolił odnaleźć nową cząstkę subatomową – ogłosili naukowcy z CERN
Niedawno rozpoczął się nowy, ostatni przed wielką modernizacją sezon badań w Wielkim Zderzaczu Hadronów – największym i najpotężniejszym akceleratorze cząstek na świecie. Tymczasem naukowcy z CERN ogłosili, że eksperyment LHCb wykrył nową cząstkę subatomową przypominającą proton, lecz czterokrotnie cięższą.
Wielki Zderzacz Hadronów (Large Hadron Collider, LHC) jest jednym z najbardziej niezwykłych urządzeń badawczych na świecie. Zbudowany przez Europejską Organizację Badań Jądrowych (CERN) akcelerator cząstek to naszpikowany czułą aparaturą 27-kilometrowy podziemny pierścień, w którym rozpędza się protony do prędkości bliskiej prędkości światła i zderza je ze sobą. Dzięki tym zderzeniom naukowcy badają podstawowe składniki materii i prawa rządzące Wszechświatem. To właśnie w LHC odkryto m.in. bozon Higgsa w 2012 roku. Jednak na tym lista się nie kończy. LHC pozwolił odkryć dziesiątki nowych hadronów, w tym egzotyczne układy, takie jak tetrakwarki i pentakwarki. Dzięki zderzeniom ciężkich jonów naukowcy odtworzyli także plazmę kwarkowo-gluonową – stan materii istniejący tuż po Wielkim Wybuchu. Dwa kwarki powabne Teraz fizycy wysokich energii z CERN ogłosili, że eksperyment LHCb pozwolił wykryć cząstkę zawierającą dwa kwarki powabne (doubly charmed particle). Przypomina proton, lecz jest czterokrotnie cięższa. Atomy wodoru, najprostszego i najpowszechniejszego pierwiastka w obserwowalnym Wszechświecie, zawierają jedynie proton i elektron. Protony, wraz z neutronami w cięższych atomach, składają się z elementarnych cząstek subatomowych zwanych kwarkami. Proton zawiera dwa kwarki górne (up) i jeden kwark dolny (down). Istnieją jednak cięższe, niestabilne odmiany kwarków, znane jako powabne (charm), dziwne (strange), górne (top) i dolne (bottom). W ciężkim protonie wykrytym w CERN oba kwarki górne zostały zastąpione kwarkami powabnymi. Cząstka o nazwie Xi-cc-plus, została zidentyfikowana dzięki charakterystycznemu rozpadowi na inne cząstki. Po pojawieniu się nie istnieje długo: naukowcy przypuszczają, że przetrwa krócej niż jedną milionową część milionowej części sekundy, zanim ulegnie rozpadowi. Jednak sama wiedza o jej istnieniu – oraz znajomość jej masy – może pomóc fizykom lepiej zrozumieć strukturę materii. Silne oddziaływania jądrowe – Jest to pierwsza nowa cząstka zidentyfikowana po modernizacji detektora LHCb zakończonej w 2023 roku – napisał w komunikacie prasowym rzecznik eksperymentu dr Vincenzo Vagnoni. Nowo odkryta cząstka pomoże fizykom lepiej zrozumieć silne oddziaływanie jądrowe, które spaja składniki wszystkich jąder atomowych. Oddziaływanie to jest nietypowe, ponieważ zachowuje się jak gumowa taśma – staje się silniejsze wraz ze wzrostem odległości między cząstkami subatomowymi. Zagadka sprzed 25 lat Odkrycie wiąże się również zagadką sprzed niemal 25 lat. W 2002 roku fizycy z amerykańskiego ośrodka Fermilab w Illinois zaobserwowali ślady cząstki, która mogła być Xi-cc-plus. Jednak była ona znacznie lżejsza niż przewidywała teoria, a poziom pewności oszacowania jej masy nie osiągnął standardu 5 sigma wymaganego dla odkrycia cząstki subatomowej. Po 15 latach, w 2017 roku zespół LHCb w CERN odkrył podobny typ barionu, znany jako Ξcc++ („Xi-cc-plus-plus”). Fizycy spodziewali się, że Xi-cc-plus będzie miał zbliżoną masę. Najnowsze obserwacje potwierdzają te oczekiwania z poziomem pewności 7 sigma. CERN poinformował, że nowa cząstka zwiększa łączną liczbę hadronów odkrytych w eksperymentach LHC do 80. Odkrycie Xi-cc-plus nie jest tak przełomowe, jak to z 2012 roku, gdy LHC pozwolił odnaleźć bozon Higgsa, jednak – jak zaznaczył Vagnoni – poszerzy granice fizyki. Wielka modernizacja LHC – Wynik ten pomoże teoretykom testować modele chromodynamiki kwantowej – teorii silnego oddziaływania, które wiąże kwarki nie tylko w konwencjonalne bariony i mezony, ale także w bardziej egzotyczne hadrony, takie jak tetrakwarki i pentakwarki – wyjaśnił włoski naukowiec. To jeszcze nie koniec zadań stojących przez Wielkim Zderzaczem Hadronów. Obecna tura testów zakończy się w czerwcu tego roku. Następnie urządzenie zostanie wyłączone na kilka lat. Przejdzie w tym czasie potężną modernizację znaną jako projekt High-Luminosity Large Hadron Collider. Modernizacja ma zwiększyć zdolność akceleratora do zderzeń cząstek dziesięciokrotnie w porównaniu z pierwotnymi założeniami. Po jej zakończeniu, około 2030 roku, fizycy uzyskają jeszcze większe możliwości prowadzenia badań. Źródło: CERN Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Fuzja jądrowa źródłem złota? Nowa metoda z USA to naukowa alchemia
Firma z Kalifornii opracowała nowatorski sposób syntezy złota za pomocą fuzji jądrowej. Choć brzmi to jak science fiction, projekt ma naukowe podstawy i jeden kluczowy składnik: izotop rtęci.
Spis treści Złoto w Wielkim Zderzaczu Hadronów Nowe podejście: naukowa alchemia podczas fuzji jądrowej Technologiczne przeszkody do pokonania Amerykański startup Marathon Fusion z Kalifornii twierdzi, że opracował metodę produkcji złota przy użyciu technologii fuzji jądrowej. Pomysł przypomina marzenie dawnych alchemików o przemienianiu pospolitych metali w złoto, ale tym razem opiera się na podstawach naukowych: fizyce jądrowej. Złoto w Wielkim Zderzaczu Hadronów Choć zamiana jednego pierwiastka w drugi jest możliwa, dotąd wykorzystywano do tego kosztowne i mało efektywne metody w akceleratorach cząstek, np. w CERN. Niedawny eksperyment ALICE w CERN udowodnił że możliwa jest synteza złota, ale szacunkowo, w ciągu czterech lat wyprodukowano go zaledwie 29 pikogramów. To niewyobrażalnie mało – przy tej skali produkcja jednej uncji trwałaby wielokrotnie dłużej niż istnieje Wszechświat. Nowe podejście: naukowa alchemia podczas fuzji jądrowej Marathon Fusion proponuje inne, nowatorskie podejście: wykorzystanie neutronów generowanych w reaktorze fuzyjnym do przekształcenia izotopu rtęci-198 w rtęć-197. Taka rtęć następnie spontanicznie rozpada się do stabilnego izotopu złota – to złoto-197. Kluczowe jest zastosowanie neutronów o wysokiej energii (powyżej 6 MeV), które mogą wywołać taką reakcję. Do uzyskania strumienia takich neutronów firma zamierza wykorzystać standardowe paliwo dla fuzji: deuter i tryt, czyli izotopy wodoru. Startup szacuje, że reaktor fuzyjny o mocy 1 GW mógłby w ciągu roku wytworzyć kilka ton złota. Do opracowania tych prognoz firma używa „cyfrowego bliźniaka” takiego reaktora, czyli komputerowego modelu. Problem w tym, że póki co żaden komercyjny reaktor fuzyjny jeszcze nie istnieje, więc symulacje te są na razie niemożliwe do zweryfikowania. Technologiczne przeszkody do pokonania Jak na razie nie skonstruowano żadnego reaktora zdolnego do stabilnego podtrzymania reakcji fuzji jądrowej. Na drodze do realizacji tej technologii stoi wiele przeszkód. To m.in. opracowanie nowych materiałów odpornych na ekstremalne warunki wewnątrz reaktora, rozwój zaawansowanych systemów sterowania reakcją oraz sztucznej inteligencji do podtrzymywania stabilnej fuzji. Nawet najbardziej zaawansowane projekty generują obecnie jedynie niewielkie ilości energii przez krótki czas. Fuzja termojądrowa jako źródło czystej, niewyczerpanej energii pozostaje na razie marzeniem naukowców. Jednak nadzieje są duże i wciąż podsycane. Naukowcy z Wielkiej Brytanii opracowali nową koncepcję zmniejszenia rozmiaru reaktorów fuzyjnych dzięki zmianie sposobu kontrolowania gorącej plazmy. Prototyp takiego reaktora, o nazwie STEP (Spherical Tokamak for Energy Production), ma powstać do 2040 roku. Warto zaznaczyć, że każde złoto wytworzone w reaktorze fuzyjnym początkowo byłoby radioaktywne, co oznacza że musiałoby upłynąć jeszcze dużo czasu zanim stanie się bezpieczne. To dodatkowe wyzwanie technologiczne i logistyczne. Podsumowując, teoria produkcji złota przy użyciu fuzji jądrowej jest zgodna z prawami fizyki i możliwa do zrealizowania – na razie jednak tylko na papierze. Źródło: The Conversation Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Smartfonem można szukać cząstek elementarnych. Udowodnili to polscy fizycy w CERN
Część obecna w każdym telefonie okazała się świetnym detektorem zderzeń cząstek elementarnych. Matryca światłoczuła CMOS to część smartfonowych aparatów fotograficznych. Jej nowatorskie zastosowanie jako detektor cząstek to dzieło m.in. polskich naukowców.
Spis treści Matryca ze smartfona wykrywa anihilację materii i antymaterii Potencjalne zastosowania nowej metody Akceleratory cząstek elementarnych to najdroższe i najbardziej skomplikowane urządzenia stworzone przez ludzi. Wielki Zderzacz Hadronów kosztował niemal 5 miliardów euro, a roczny koszt jego eksploatacji przekracza miliard. CERN (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) ma w planach budowę kolejnego, jeszcze większego i droższego. Inwestycja ma ruszyć w 2030 roku i pochłonąć astronomiczną kwotę kwotę 21 miliardów euro. Przy takich kosztach każda oszczędność jest na wagę złota. Dlatego uwagę przykuwa nowe odkrycie zespołu CERN, w którym brali udział także polscy fizycy. Zwykły chip CMOS z telefonu komórkowego wykorzystali jako detektor zderzeń cząstek materii z antymaterią. Matryca ze smartfona wykrywa anihilację materii i antymaterii Zespół AEgIS (Antihydrogen Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy) działający przy CERN pod Genewą, z udziałem polskich naukowców, opracował nowatorski sposób wykrywania anihilacji cząstek – zjawiska zachodzącego, gdy materia spotyka się z antymaterią. Kluczowym elementem jest wykorzystanie matryc CMOS, stosowanych powszechnie w aparatach fotograficznych smartfonów. W eksperymencie AEgIS badano wpływ grawitacji na antymaterię, wykorzystując pozytony (antyelektrony) i ich anihilację z elektronami, co prowadzi do emisji wysokoenergetycznych fotonów. Eksperyment przeprowadzano na atomach wodoru. Nowe detektory zbudowane ze smartfonowych matryc umożliwiają niezwykle precyzyjne śledzenie śladów cząstek w miejscu zderzenia, z dokładnością rzędu kilku mikrometrów. To znacznie przewyższa możliwości standardowych detektorów krzemowych. W dodatku technologia ta jest stosunkowo tania, kompaktowa i pozwala na analizę danych w czasie rzeczywistym. Nowy detektor pomoże odpowiedzieć na pytanie, jak antymateria zachowuje się w polu grawitacyjnym, na które wciąż nie znamy jednoznacznej odpowiedzi. Potencjalne zastosowania nowej metody Nowa metoda daje nadzieję na prostsze, tańsze i bardziej dokładne wykrywanie zderzeń cząstek. Dotychczas stosowano duże detektory, oparte na krzemie. Matryce CMOS w smartfonach także bazują na tym pierwiastku, ale elementy światłoczułe są w nich zdecydowanie gęściej ułożone. Wystarczą niewielkie modyfikacje, aby taką matrycę przerobić na detektor zderzeń cząstek. Trzeba usunąć mikrosoczewki pokrywające matryce, a następnie połączyć wiele matryc w jeden wystarczająco duży element. W projekcie AEgIS CERN biorą udział polscy naukowcy z Politechniki Warszawskiej, Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk, Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego. Prof. Mariusz Piwiński z UMK mówi, że matryce CMOS użyto póki co do wykrywania miejsca anihilacji antyprotonów, ale uważa że pomysł zostanie zastosowany w kolejnych eksperymentach, do wykrywania anihilacji innych cząstek antymaterii. Eksperyment i nowatorskie zastosowanie matryc CMOS zostały opisana w artykule opublikowanym właśnie w czasopiśmie „Science Advances”. Źródła: Nauka w Polsce, Science Advances Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Wielki Zderzacz Hadronów spełnia sen alchemików o przemianie pierwiastków w złoto
Zamiana pospolitych metali – rtęci lub ołowiu – w złoto, była niespełnionym nigdy celem alchemii. Próby trwały od starożytności aż do epoki Oświecenia, gdy uznano je za niemożliwe do przeprowadzenia. Epoka energii atomowej jednak to zmieniła. W Wielkim Zderzaczu Hadronów właśnie udało się zamienić ołów w złoto.
Spis treści: Alchemia: pramatka współczesnej nauki Jak Wielki Zderzacz Hadronów przemienił ołów w złoto? W eksperymencie przeprowadzonym przez w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w ośrodku CERN pod Genewą zaobserwowano proces przemiany ołowiu w złoto. To pierwsza taka obserwacja. Eksperyment jest częścią projektu ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Jego celem jest badanie zderzeń ciężkich jonów – głównie jąder ołowiu – przy ekstremalnie wysokich energiach, aby odtworzyć warunki panujące tuż po Wielkim Wybuchu. Alchemia: pramatka współczesnej nauki Alchemia to praktyka, która rozwijała się od starożytności do XVII wieku. Łączyła elementy chemii, filozofii, mistycyzmu i astrologii. Jej głównym celem była przemiana metali nieszlachetnych (np. ołowiu) w złoto – proces zwany transmutacją. Alchemicy wierzyli, że możliwe jest stworzenie tzw. kamienia filozoficznego – substancji, która miała umożliwiać tę przemianę. Próbowali też stworzyć panaceum (lek na wszystkie choroby), eliksir nieśmiertelności oraz homunkulusa (sztucznego człowieka). Alchemia narodziła się w starożytnym Egipcie i Grecji, a rozwijała się w świecie arabskim (słowo „alchemia” powstało od arabskiego „al-kīmiyā”). Później została przejęta i przekształcona w średniowiecznej Europie, gdzie rozkwitła w epoce renesansu. Choć nie osiągnięto celu przemiany metali w złoto, alchemia przyczyniła się do rozwoju nowoczesnej chemii poprzez eksperymenty, rozwój aparatury i obserwacje. Alchemią parali się też znani dziś odkrywcy, m.in. astronom Tycho Brahe. Żadna reakcja chemiczna nie może doprowadzić do zmiany jednego pierwiastka w inny. Dopiero epoka energii atomowej pozwoliła na tego typu przemiany, a nawet tworzenie nowych pierwiastków. W Wielkim Zderzaczu Hadronów w ośrodku CERN pod Genewą udało się właśnie dokonać transmutacji ołowiu w złoto. Jak Wielki Zderzacz Hadronów przemienił ołów w złoto? W opublikowanym w czasopiśmie „Physical Review C” artykule opisano, jak w wyniku zderzeń wzbudzonych atomów ołowiu dochodzi do przemiany tego pierwiastka w złoto. Jądra ołowiu są poddane tzw. zderzeniom ultraperyferyjnym (mijają się bez bezpośredniego kontaktu). W ich wyniku dochodzi do oddziaływań elektromagnetycznych, które mogą prowadzić do emisji fotonów. Fotony te oddziałują z jądrami ołowiu, powodując ich wzbudzenie i emisję protonów oraz neutronów. Aby przekształcić jądro ołowiu (82 protony) w jądro złota (79 protonów), konieczne jest usunięcie trzech protonów. Dokładnie ten proces zaobserwowano podczas opisywanego eksperymentu w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Został zarejestrowany przez detektory, które umożliwiły precyzyjne pomiary liczby emitowanych cząstek. Dzięki temu udało się zidentyfikować przypadki, w których dochodziło do powstania jąder złota. Choć ilości powstającego w ten sposób złota są niewielkie i proces ten nie ma praktycznego zastosowania w produkcji tego metalu, stanowi on ważne osiągnięcie w fizyce jądrowej. I symbolicznie pokazuje, jak historia zatoczyła koło i spełniło się marzenie alchemików. Źródło: Physical Review C Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Mamy pierwsze ślady rzadkiego rozpadu bozonu Higgsa. Czy to dowód na istnienie cząstek nieznanych fizyce?
Naukowcy przedstawili analizy statystyczne badań rozpadu słynnego bozonu Higgsa. W przyszłości tego rodzaju testy mogą pomóc wyjaśnić, czego brakuje w Modelu Standardowym. Czyli w planie budowy materii, z której składa się Wszechświat.
W tym artykule: Bozon Higgsa, cząstka ważna dla wszystkich innych Rozpad bozonu Higgsa Kolejne odsłony LHC Wielki Zderzacz Hadronów (Large Hadron Collider, LHC) został uruchomiony w europejskim ośrodku badań jądrowych CERN już piętnaście lat temu. Cztery lata później, w lipcu 2012 r., naukowcy poinformowali o największym odkryciu, jakiego dotychczas dokonano z jego pomocą. Było nim potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa, cząstki fundamentalnej nazwanej tak od Petera Higgsa, brytyjskiego fizyka. W 1964 roku Higgs zaproponował teorię wyjaśniającą, w jaki sposób cząstki uzyskują masę. Miał w tym pośredniczyć właśnie tajemniczy bozon. Do 2012 roku teoria ta pozostawała niepotwierdzona. Dziś jednak bozon Higgsa, zwany też Boską Cząstką, jest ważną częścią składową Modelu Standardowego. Czyli „atlasu” cząstek elementarnych, z jakich składa się materia we Wszechświecie. Bozon Higgsa, cząstka ważna dla wszystkich innych – Cząstka elementarna nazwana bozonem Higgsa pozwala wytłumaczyć, dlaczego cząstki fundamentalne mają takie, a nie inne masy – pisze w książce „Wszechświat. Biografia” astronom Paul Mudrin. – Bez odwołania się do jej istnienia wyjaśnienie tego faktu jest niemożliwe – zauważa. Wielki Zderzacz Hadronów odkrył nowe cząstki. Przybliżą nas do odkrycia natury materii? Zupełnie nową cząstkę – tetrakwark o nazwie X (6900) – odkryto w ośrodku CERN pod Genewą. Cząstka złożona z czterech kwarków może przybliżyć naukowców do odkrycia, w jaki sposób ... Bozon Higgsa ciągle bardzo interesuje naukowców. – Każda cząstka istnieje w specjalnej relacji z bozonem Higgsa – mówiła w tym tygodniu Pamela Ferrari związana z eksperymentem ATLAS, jednym z detektorów LHC. – Dlatego poszukiwanie rzadkich rodzajów rozpadu bozonu Higgsa jest priorytetowe – dodawała. Rozpad bozonu Higgsa Ferrari wystąpiła na konferencji w Belgradzie, gdzie naukowcy pracujący z detektorami cząstek ATLAS i CMS przedstawili wyniki poszukiwań śladów rzadkiego rozpadu bozonu Higgsa. Zgodnie z Modelem Standardowym, w 0,15% przypadków bozon Higgsa rozpada się inny rodzaj bozonu – obojętny elektrycznie bozon Z oraz foton. Jednak teorie, które próbują wykroczyć poza Model Standardowy, przewidują, że wskaźnik tego typu rozpadu będzie nieco inny. Gdyby wyniki z detektorów okazały się odbiegać od 0,15%, byłoby to wsparcie dla alternatywnych modeli fizyki cząstek. A tym samym szansa na uchwycenie nieznanych jeszcze cząstek, które mogą uzupełniać luki w opisie np. ciemnej materii i ciemnej energii. Czyli dwóch tajemniczych składników Wszechświata. Naukowcy wykorzystali dane z drugiej sesji pracy LHC, czyli z okresu 2015–2018 r. Na razie udało im się uchwycić ślady rozpadu bozonu Higgsa na bozon Z i foton. Nie uzyskali jednak wyników, które byłyby niezgodne z Modelem Standardowym. Kolejne odsłony LHC To jednak może zmienić się w przyszłości. Rok temu LHC został ponownie uruchomiony po kilkuletniej modernizacji. Został usprawniony tak, by zwiększyć energię nadawaną rozpędzanym w nich wiązkom protonów. Zmniejszono też średnicę tych wiązek. Zwiększa to szansę, że dojdzie do większej ilości zderzeń tworzących je cząstek. Detektory ATLAS i CMS mają teraz rejestrować 1,6 mld zderzeń na sekundę. To dwadzieścia razy więcej niż w czasach, gdy zderzenia wewnątrz LHC doprowadziły od odkrycia bozonu Higgsa. Dysponując nowymi możliwościami, naukowcy chcą raz jeszcze przyjrzeć się bozonowi Higgsa i jego rozpadom. Ile waży neutrino? Naukowcy w końcu zważyli najlżejszą cząstkę elementarną znaną fizyce Fizycy właśnie pobili kolejny rekord. Udało im się określić, ile waży neutrino – nieuchwytna cząstka elementarna. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/ile-wazy-neutrino-naukowcy-w-koncu-zwazyli-najlzejsza-czastke-elementarna-znana-fizyce-fot-markus-breig-kit-f326d3d.jpeg" width="938" height="624" alt="Ile waży neutrino? Naukowcy w końcu zważyli najlżejszą cząstkę elementarną znaną fizyce (fot. Markus Breig, KIT)" title="Ile waży neutrino? Naukowcy w końcu zważyli najlżejszą cząstkę elementarną znaną fizyce (fot. Markus Breig, KIT)" /> – Trwająca właśnie trzecia runda pracy LHC i przyszły High-Luminosity LHC zwiększą dokładność testów. To pozwoli rejestrować nawet jeszcze rzadsze rozpady bozonu Higgsa – zapowiadała na konferencji Florencia Canelli, fizyczka pracująca z detektorem CMS. LHC będzie pracował teraz do 2026 r. Potem zostanie zmodernizowany do High-Luminosity LHC. W tej odsłonie ilość rejestrowanych przez jego detektory zderzeń zostanie powiększona o czynnik 10. High-Luminosity LHC ma zacząć działać w 2029 roku. Źródła: phys.org, LHCP Conference. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
W tym tygodniu Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) pobije własny rekord energii zderzeń. Co nowego może odkryć?
Dwa miesiące po uruchomieniu Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) ustanowi nowy rekord. Już jutro największy akcelerator cząstek na świecie przyspieszy protony tak, że będą zderzały się z nieosiąganymi wcześniej energiami.
W tym artykule: Wielki Zderzacz Hadronów startuje po raz trzeci Rekordowa energia w LHC Co będzie badał Wielki Zderzacz Hadronów? – Dla fizyki rozpoczęła się nowa pora roku – oświadczyły w zeszłym tygodniu władze CERN. W CERN, czyli w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych koło Genewy, znajduje się największy na świecie akcelerator cząstek, Wielki Zderzacz Hadronów. Wielki Zderzacz Hadronów (ang. Large Hadron Collider, LHC) to gigantyczne urządzenie umieszczone we wkopanym w ziemię pierścieniu o długości 27 km. Maszyna wytwarza wiązki protonów, które puszczane są w przeciwnych kierunkach. Gdy protony osiągną prędkości zbliżone do prędkości światła i gigantyczne energie, są ze sobą zderzane. W wyniku zderzeń powstaje wiele innych cząstek elementarnych. Ich pojawienie się jest rejestrowane przez siedem detektorów umieszczonych w różnych miejscach tunelu. Naukowcy analizują zapisy zderzeń. W ten sposób mogą badać najmniejsze cząstki, z których składa się makroskopowy świat, jaki znamy. Wielki Zderzacz Hadronów startuje po raz trzeci Wielki Zderzacz Hadronów został uruchomiony w 2008 r. Cztery lata później, 4 lipca 2012 r., naukowcy poinformowali o największym odkryciu, jakiego dotychczas dokonano z jego pomocą. Było nim potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa – do tamtej pory czysto hipotetycznej cząstki. Bozon Higgsa jest ważną częścią składową Modelu Standardowego, czyli atlasu cząstek elementarnych, z jakich składa się materia. CERN: homepage dla całego świata To w tym miejscu wymyślono technologie, które zmieniły świat raz na zawsze Od tamtej pory Wielki Zderzacz Hadronów był wyłączany dwukrotnie. Po raz pierwszy urządzenie było usprawniane w latach 2013–2015 r. Po raz drugi – od 2018 r. do kwietnia 2022 r. W obu przypadków oprócz prac konserwacyjnych zderzacz był modernizowany tak, by można było nadać puszczanym wewnątrz wiązkom protonów jeszcze większe energie. Im większe energie, tym większa szansa na zarejestrowanie rzadkich cząstek i dokonanie przełomowych odkryć naukowych. Badacze mają nadzieję, że z pomocą LHC uda im się rozwikłać jedne z największych zagadek współczesnej fizyki – sekret ciemnej materii i ciemnej energii. Rekordowa energia w LHC W LHC od dwóch miesięcy krążą wiązki protonów. Jednak dopiero jutro zostaną przyspieszone tak, że osiągną rekordową energię. Tym razem będzie to 13,6 TeV (bilionów elektronowoltów). Kiedy Wielki Zderzacz Hadronów startował, mógł nadać wiązkom protonów energię 1,18 TeV. Skok jakościowy, jaki umożliwiła ostatnia modernizacja, obejmuje również zmniejszenie średnicy wiązki. Teraz naukowcy zdołali ją zwęzić do zaledwie 10 mikronów (czyli milionowych części metra). Ludzki włos ma średnicę ok. 70 mikronów. Im węższa wiązka, tym większa szansa, że dojdzie do zderzeń tworzących ją protonów. Badacze mają nadzieję, że detektory ATLAS i CMS będą rejestrowały 1,6 mld zderzeń na sekundę. To dwadzieścia razy więcej niż w czasach, gdy zderzenia wewnątrz LHC doprowadziły od odkrycia bozonu Higgsa. Co będzie badał Wielki Zderzacz Hadronów? Dysponując nowymi możliwościami, naukowcy chcą raz jeszcze przyjrzeć się bozonowi Higgsa. Nadal budzi on bowiem wiele pytań. – Na przykład czy faktycznie jest to cząstka elementarna, czy może jednak ma jakieś elementy składowe? – mówił Joachim Mnich z CERN na konferencji zapowiadającej rozpoczynającą się jutro nową serię eksperymentów. Koniec świata? Wchłonie nas żarłoczna bańka Naukowcy mówią, że wiedzą jak skończy się Wszechświat. Nie dojdzie do kosmicznego rozpadu, zapadnięcia się czy czegoś podobnego. Pożre nas za to... gigantyczny kosmiczny bąbel. Tym razem LHC będzie pracował bez przerwy do 2026 r. Następnie powróci w 2029 r. jako High-Luminosity LHC – w tej odsłonie ilość rejestrowanych przez jego detektory zderzeń zostanie powiększona dziesięciokrotnie. W dalszej przyszłości zaś naukowcy panują zbudować jeszcze większy akcelerator. Future Circular Collider ma mieć 100 km długości i osiągać energie rzędu 100 TeV. Źródło: CERN. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Detektory cząstek elementarnych ukazują piękne oblicze materii
W każdej chwili cząstki subatomowe przepływają przez ciało każdego z nas w niewyobrażalnej ilości. W każdej sekundzie przez centymetr kwadratowy naszych ciał przechodzi około 100 miliardów neutrin ze Słońca. Nawet zwykłe banany emitują pozytony, antymaterialny odpowiednik elektronu. Istnieje dosłownie cały wszechświat cząstek, a my jesteśmy tego w większości nieświadomi, głównie dlatego, że te cząstki są niewidzialne.
W tym artykule: Spirale, błyski i linie Istnieje wiele metod wykrywania nanocząstek Łączenie wszystkiego w całość Spirale, błyski i linie Aby naprawdę zgłębić materię na jej najbardziej fundamentalnym poziomie, ludzie muszą być w stanie zwizualizować ten ukryty świat. I tu właśnie zastosowanie znajdują detektory cząstek. Wykrywają one ślady najdrobniejszych składników wszechświata, urzeczywistniając te nieuchwytne koncepcje. Co więcej, detektory cząstek ujawniają ukryte piękno: Cząstki pozostawiają po sobie zgrabne spirale bąbelków, błyski światła i wyraźne linie iskier. Kiedy cząstka przemieszcza się przez dany materiał, upuszcza „okruchy”, które mogą zdradzić jej drogę. Te okruchy mogą mieć różną postać: światła, ciepła lub ładunku elektrycznego. „W zasadzie każdy istniejący detektor cząstek szuka jednej lub więcej z tych trzech rzeczy," mówi fizyk cząstek Jennifer Raaf z Fermilab w Batavii, w USA. Detektory cząstek przetwarzają ślady pozostawione przez cząstki na sygnały, które mogą być rejestrowane i analizowane. Sygnały te pomogły w odkryciu fizyki modelu standardowego - ukoronowania nauki opisującej cząstki i siły natury. Prawdopodobnie będą one również kluczowe w odkryciu fizyki wykraczającej poza model standardowy. Istnieje wiele metod wykrywania nanocząstek Wraz z upływem czasu technologie wykrywania cząstek uległy znacznemu udoskonaleniu. Oto kilka typów detektorów, dzięki którym to, co niewidzialne, stało się widzialne. „Przez chmurę” Jednym z pierwszych sposobów, w jaki naukowcy wizualizowali tory cząstek, były komory z chmurami. Opracowane ponad sto lat temu komory chmurowe są wypełnione gazem - często oparami alkoholu. Kiedy naładowana cząstka przechodzi przez komorę, pozbawia powietrze elektronów, tworząc ładunek elektryczny, który inicjuje kondensację. Wzdłuż drogi cząstki tworzy się smużka, przypominająca miniaturową smugę kondensacyjną. Ścieżki z bąbelkami Kiedy naładowane cząsteczki przechodzą przez ciecz w komorze bąbelkowej, pozostawiają za sobą maleńkie bąbelki pary. Chociaż komory są zwykle wypełnione ciekłym wodorem, można w nich stosować różne płyny; jeden z wczesnych prototypów wykorzystał nawet... piwo. Komory bąbelkowe mogą być większe niż komory chmurowe i wytwarzają ostrzejsze obrazy torów, co umożliwia obserwację większej liczby cząstek z większą liczbą szczegółów. Technologia cyfrowa Komory chmurowe i komory bąbelkowe miały pewną wadę. Ślady cząstek były w nich zazwyczaj rejestrowane za pomocą zdjęć, a każde z nich musiało być sprawdzane wzrokowo w poszukiwaniu interesujących elementów. Proces ten był zbyt powolny i uniemożliwiał fizykom odkrycie cząstek, które mogą pojawić się tylko na jednym lub dwóch z niezliczonych zdjęć, jeśli w ogóle. Aby znaleźć najrzadsze z cząstek, „nie można patrzeć na zdjęcia. Trzeba mieć te informacje zdigitalizowane w inteligentny sposób" - mówi Sam Zeller, fizyk cząstek elementarnych ze wspomnianego laboratorium Fermilab. Metoda świetlna Naukowcy opracowali również metody wykrywania cząstek za pomocą światła. Kiedy cząstka porusza się powyżej pewnej prędkości granicznej dla danego materiału, emituje światło, znane jako „światło Czerenkowa”. Jest to analogiczne do przekroczenia przez samolot bariery dźwięku i wywołania boomu dźwiękowego. Naładowane cząstki mogą również emitować światło, gdy przechodzą przez materiały pokryte pewnymi substancjami chemicznymi, zwane scyntylatorami. Łączenie wszystkiego w całość Nowoczesne detektory w największych światowych zderzaczach cząstek, takich jak detektory w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN pod Genewą, zawierają po trochu wszystkiego. „Jest to złożona sieć różnych typów detektorów; każdy odpowiada za coś innego" - mówi cytowana już Raaf. Mające wysokość wielu pięter, te masywne maszyny wykorzystują różne technologie - detektory scyntylacyjne, detektory Czerenkowa. Zazwyczaj zawierają one również detektory wykonane z krzemu, które mogą precyzyjnie mierzyć tory cząstek na podstawie małych prądów elektrycznych wytwarzanych podczas przechodzenia cząstek. Po zderzeniu cząstek w centrum detektora, komputery przetwarzają dane ze wszystkich jego części i rekonstruują, co wydarzyło się podczas zderzenia, śledząc ścieżki, którymi poruszały się cząstki. Bez względu na technikę, hipnotyzujące subatomowe hieroglify pozwalają fizykom rozszyfrować język ojczysty materii, odsłaniając jej składniki i siły, dzięki którym się porozumiewają. „To niesamowite, że można zobaczyć to, co niewidzialne" - mówi Zeller.
Zobaczyć niewidzialną część wszechświata
Widzimy jedynie niewielki ułamek tego, co istnieje. Aby móc wykonać przynajmniej pierwszy rzut oka na ukryty w cieniu wszechświat wokół nas, naukowcy nauczyli się wykrywać inne rzeczy: ciemną materię i ciemną energię.
Kiedyś kosmolodzy „często się mylili, ale nigdy nie mieli wątpliwości”. Dziś mylą się rzadziej, ale wątpliwości są coraz większe. Po dziesięcioleciach badań z wykorzystaniem coraz lepszych teleskopów, detektorów światła i komputerów wiadomo, że wszechświat narodził się 13 mld 820 mln lat temu. Najprawdopodobniej jako pęcherzyk mniejszy od atomu. Po raz pierwszy astrofizycy zdołali zmapować kosmiczne promieniowanie tła (światło uwolnione, gdy wszechświat miał jedynie 378 tys. lat) z dokładnością do 0,1 proc. Ale stwierdzili także, że wszystkie gwiazdy i galaktyki, które widzą na niebie, stanowią jedynie 5 proc. wszechświata, który jesteśmy w stanie obserwować. W dodatku niewidzialna większość składa się z 27 proc. ciemnej materii i 68 proc. ciemnej energii – o których na razie nie wiadomo praktycznie nic. Ciemna materia – choć nikt nie wie, czym właściwie jest – według naukowców odpowiada za wyrzeźbienie płaszczyzn i serpentyn galaktyk, które tworzą wielkoskalową strukturę wszechświata. Ciemna energia jest jeszcze bardziej tajemnicza. Termin ten ukuto, aby opisać wszystko, co przyspiesza tempo jego rozszerzania się. Dziś jest „ogólną etykietą określającą wszystko, czego nie wiemy o właściwościach wszechświata w dużej skali”. Dzisiejszy stan wiedzy kosmologów można by porównać do tej, jaką dysponował Thomas Jefferson w 1804 r., gdy wysłał Meriwethera Lewisa i Williama Clarka na poszukiwanie mamutów włochatych. Ówczesny prezydent Stanów Zjednoczonych i jego współcześni zdawali sobie sprawę, że ogromne połacie Ameryki Północnej od rzeki Missisipi do Oceanu Spokojnego kryć mogą wiele naukowych niespodzianek, ale mieli jedynie mgliste pojęcie o tym, co mogło się tam znajdować. (Czytaj też: Kosmos – obłędnie daleko) Pierwsze podejrzenia dotyczące wszechobecności ciemnej materii pojawiły się w latach 30. ubiegłego stulecia. Szwajcarski astronom Fritz Zwicky, pracując w Mount Wilson w południowej Kalifornii, zmierzył wówczas prędkości, z jaką galaktyki w gromadzie Coma (321 mln lat świetlnych od Ziemi) obracają się wokół jej centrum. Z jego obliczeń jasno wynikało, że musi ona zawierać o wiele więcej niż to, co widzimy. W przeciwnym wypadku galaktyki już dawno odleciałyby w przestrzeń kosmiczną. Skoro gromada Coma przetrwała miliardy lat – wnioskował Zwicky – mogło to oznaczać tylko jedno: „we wszechświecie obecna jest ciemna materia o gęstości o wiele większej niż gęstość widzialnej materii”. Dalsze badania pokazały, że galaktyki nigdy by nie powstały, gdyby grawitacja ciemnej materii nie zgromadziła podstawowych materiałów do ich budowy. Ale ciemna materia nie może być po prostu niewidzialną formą zwykłej materii, bo wówczas byłoby jej po prostu za mało. Biliony ciemnych obiektów zbudowanych ze zwykłej materii – m.in. czarne dziury, gwiazdy karły, chmury zimnego gazu i planety wędrowniczki, które zostały „wystrzelone” ze swoich kolebek – nie odpowiadają pięciokrotności masy jasnej materii. Dlatego naukowcy są przekonani, że ciemna materia składać się musi z bardziej egzotycznych materiałów. (Przeczytaj też: Światło na ciemną energię) Teoretycy pracujący w dziedzinie zwanej supersymetryczną fizyką kwantową wymyślili mnóstwo nieobserwowanych odmian materii, z których jedna lub więcej mogą okazać się ciemną materią. Ale ostatnie wyniki doświadczeń uzyskane za pomocą Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC, ang. Large Hadron Collider) w CERN (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) nie napawają optymizmem. Zamiast spekulować, czym ciemna materia naprawdę jest, większość badaczy twierdzi obecnie, że szuka jedynie WIMP, czyli słabo oddziałujących masywnych cząstek (ang. weakly interacting massive particles). Dowody świadczące o tym, jak słabo ciemna materia oddziałuje nie tylko ze zwykłą materią, ale także sama ze sobą, znaleziono 3 mld lat świetlnych od Ziemi, w gromadzie Pocisk – którą w rzeczywistości tworzą dwie zderzające się ze sobą gromady galaktyk. To tylko fragment artykułu ze styczniowego numeru "National Geographic Polska", wciąż dostępnego w kioskach w całym kraju.
Nowe odkrycie w CERN. Czym są tajemnicze cząstki?
Jędną milionową milionowej części sekundy istniały dwie nowe cząstki elementarne zaobserwowane w podgenewskim CERN-ie.
Dostrzegli je fizycy pracujący w eksperymencie LHCb na Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC). Cząstki nalrżą do rodziny tzw. barionów – relacjonuje dr hab. Marek Szczekowski z Narodowego Centrum Badań Jądrowych. (Przeczytaj o innym odkryciu fizyków z CERN). – Bariony to cząstki składające się z trzech kwarków – mówi dr Szczekowski. I tłumaczy: – Najbardziej znanym barionem jest proton tworzący jądro atomu wodoru. Ponieważ kwarki występują w sześciu rodzajach, to możliwe są również bariony złożone z innych, cięższych kwarków. Do takich należą dwie obserwowane cząstki, oznaczone jako Xi_b'- i Xi_b*-. Obie składają się z kwarków (dsb) dolnego (d), dziwnego (s) i pięknego (b). Dla porównania, proton (uud) to stan złożony z dwóch kwarków górnych (u) i jednego dolnego. Stan energetycznie wzbudzony, oznaczony gwiazdką - Xi_b*-, ma ten sam skład kwarkowy co Xi_b'-, ale w innej konfiguracji energetycznej. Obecność cięższych kwarków s i b powoduje, że obserwowane cząstki są ponad sześciokrotnie cięższe od protonu. Do ich wytworzenia potrzebne są więc duże energie wiązek akceleratora LHC. Średni czas życia takiego dziwnego i pięknego barionu to jedna milionowa milionowej części sekundy (10 do -12 potęgi sekundy). Zmierzone własności cząstek zgadzają się z przewidywaniami modelu kwarkowego. Istnienie nowych cząstek przewidywały znane nam teorie, jednak dopiero teraz udało się je doświadczalnie potwierdzić. Odkrycie to jest kolejnym krokiem pozwalającym wyglądać poza Model Standardowy, a więc uznawaną dziś za niekompletną teorię tłumaczącą, z czego zbudowany jest wszechświat. W eksperymencie LHCb uczestniczą grupy fizyków polskich z laboratoriów w Krakowie (Akademia Górniczo-Hutnicza i Instytut Fizyki Jądrowej PAN) oraz w Warszawie (Narodowe Centrum Badań Jądrowych). (Czy wiesz, że w CERN wymyślono stronę www?)
Na 173. zamkniętej sesji Rada CERN wybrała kolejnego dyrektora generalnego organizacji. Została nim Włoszka dr Fabiola Gianotti.
Wybór zostanie formalnie zatwierdzony podczas grudniowej sesji Rady. Nowa dyrektor pokieruje CERN-em (Europejską Organizacją Badań Jądrowych) przez kolejnych pięć lat, począwszy od 1 stycznia 2016. – Wszyscy trzej kandydaci wyłonieni przez specjalnie powołaną w tym celu komisję zrobili na nas duże wrażenie – powiedziała Przewodnicząca Rady CERN, Agnieszka Zalewska – Ale przedstawiona przez dr. Gianotti wizja CERN jako światowego laboratorium akceleratorowego w połączeniu z jej dogłębną znajomością laboratorium CERN i eksperymentalnej fizyki cząstek przesądziły o wyborze. Chcę gorąco podziękować wszystkim kandydatom za to, jak niełatwą decyzję mieliśmy do podjęcia, a komisji za jej niestrudzoną pracę w ostatnich miesiącach. CERN kolebką innowacyjności – Fabiola Gianotti to doskonały wybór na mojego następcę – powiedział z kolei obecny dyrektor generalny CERN, Rolf Heuer. – Wieloletnia współpraca z nią była dla mnie prawdziwą przyjemnością. Z tym większą przyjemnością oczekuję na wspólną pracę w przejściowym roku 2015 wiedząc, że oddaję CERN w doskonałe ręce. – Wybór na stanowisko dyrektora generalnego CERN, w ślad za moimi 15 wybitnymi poprzednikami, to dla mnie wielki zaszczyt i odpowiedzialność – powiedziała dr Gianotti. – CERN jest ośrodkiem naukowej doskonałości, powodem do dumy i inspiracją dla fizyków z całego świata. CERN jest także kolebką licznych technologii i innowacyjności, źródłem wiedzy, edukacji oraz niegasnącym przykładem pokojowej współpracy naukowej. Kombinacja tych czterech atutów czyni CERN wyjątkowym miejscem kształtującym lepszych naukowców i lepszych ludzi. Chcę poświęcić całą swoją energię na utrzymanie doskonałości CERN we wszystkich jego przejawach, licząc na pomoc wszystkich, od Rady CERN poczynając, poprzez personel, na użytkownikach CERN z całego świata skończywszy. Krakowscy fizycy dumni Dr Gianotti kierowała eksperymentem ATLAS od marca 2009 do lutego 2013, a więc w okresie, kiedy eksperymenty ATLAS i CMS pracujące na Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) ogłosiły długo oczekiwane odkrycie bozonu Higgsa. To ostatnie zaowocowało przyznaniem Nagrody Nobla François Englertowi i Peterowi Higgsowi w 2013 r. Jest członkiem licznych komitetów międzynarodowych i laureatką wielu prestiżowych nagród. Fabiola Gianotti będzie pierwszą kobietą w historii piastującą stanowisko dyrektora generalnego CERN. Krakowska grupa eksperymentu ATLAS z radością i dumą przyjęła wybór na nowego dyrektora CERN swojej wieloletniej koleżanki, współpracownika, a w końcu lidera eksperymentu.