Sliši se kot začetek zelo slabe uganke iz fizike: jaz sem delec, ki ga v resnici ni; Izginem, preden me sploh zaznajo, še ne vidimo. Kršim vaše razumevanje fizike, vendar ne prenavljam vašega znanja. Kdo sem jaz?
To je odderon, delček, ki je še bolj nenavaden, kot kaže njegovo ime, in morda so ga pred kratkim odkrili na Velikem hadronskem trkalniku, najzmogljivejšem razbijaču atoma, kjer se delci zadrgnejo pri skoraj svetlobni hitrosti okoli 17 milj ( 27 kilometrov) obroč v bližini Ženeve v Švici.
Prav zapleteno je
Najprej odderon v resnici ni delec. Kar si mislimo kot delce, so ponavadi zelo stabilni: elektroni, protoni, kvarki, nevtrini in tako naprej. Lahko jih držite v roki in jih nosite s seboj. Hudiča, tvoja roka je dobesedno narejena iz njih. In vaša roka ne bo kmalu izpadla v zraku, zato verjetno lahko varno domnevamo, da so njeni temeljni delci dolgoročno na voljo.
Obstajajo tudi drugi delci, ki ne trajajo dolgo, vendar jih vseeno imenujemo delci. Kljub svoji kratki življenjski dobi ostajajo delci. So svobodni, neodvisni in lahko živijo sami, ločeni od kakršnih koli interakcij - to so znaki resničnega delca.
In tu je tako imenovani kvazi členki, ki je le en korak nad tem, da sploh nismo delci. Quasiparticles niso ravno delci, vendar tudi niso ravno fikcija. Preprosto ... zapleteno.
Kot v, dobesedno zapleteno. Zlasti se zapletejo medsebojni vplivi delcev pri velikih hitrostih. Ko se dva protona zaletavata drug v drugega s skoraj hitrostjo svetlobe, ni podobno, da se dve biljardni kroglici treseta skupaj. Bolj je podobno, kot da se dve drobtinici meduze utripata drug v drugega, da se črevesje obrne navznoter in da se vse preuredi, preden se vrnejo meduze na poti ven.
Občutek kvazi
V vsej tej zapleteni zmešnjavi se včasih pojavijo čudni vzorci. Drobni delci v trenutku zatisnejo in izstopijo, le za njim mora slediti še en minljiv delček - in še en. Včasih se ti delci delcev pojavijo v določenem zaporedju ali vzorcu. Včasih sploh ne utripajo delci, ampak zgolj vibracije v juhi mešanice trka - vibracije, ki nakazujejo na prisotnost prehodnega delca.
Tu se fiziki soočajo z matematično dilemo. Lahko pa poskušajo v celoti opisati vso zapleteno nered, ki vodi do teh šumečih vzorcev, ali pa se lahko pretvarjajo - zgolj zaradi praktičnosti -, da so ti vzorci sami po sebi "delci", vendar z nenavadnimi lastnostmi, kot negativne mase in vrti, ki se s časom spreminjajo.
Fiziki izberejo zadnjo možnost in tako se rodi kvazi člen. Navadni delci so kratki, šumeči vzorci ali nihanja energije, ki se pojavijo sredi trka delcev z visoko energijo. Ker pa je za to potrebno matematično opisovanje veliko situacij, si fiziki vzamejo nekaj bližnjic in se pretvarjajo, da so ti vzorci njihovi lastni delci. To se naredi samo zato, da se matematika lažje obnese. Torej, kvazi delci se obravnavajo kot delci, čeprav zagotovo niso.
Kot da bi se pretvarjali, da so šale vašega strica pravzaprav smešne. Natančen je zgolj zaradi udobja.
Večer kvote
Ena posebna vrsta navadnih delcev se imenuje odderon, za katero naj bi obstajal v sedemdesetih letih. Zdi se, da se pojavi, ko neparno število kvarkov - tesen delci, ki so gradniki snovi - med trčenjem protonov in antiprotonov na kratko utripajo in izstopajo. Če bodo v tem scenariju razbijanja prisotni odderoni, bo v presekih (fizikalni žargon za to, kako zlahka en delček udari na drugega) trki med delci sami s seboj in njihovimi delci nekoliko spremenjeni.
Če na primer skupaj zrežemo kup protonov, lahko za to interakcijo izračunamo presek. Nato lahko to vajo ponovimo za trke protonov-antiprotona. V svetu brez odderona bi morala biti ta dva prereza enaka. Toda odderoni spremenijo sliko - ti kratki vzorci, ki jim rečemo odderoni, se zdijo ugodnejši v trku delcev-delcev kot trki delcev v delce, kar bo nekoliko spremenilo preseke.
Težava je v tem, da se predvideva, da bo ta razlika zelo, zelo majhna, zato boste pred prijavo odkritja potrebovali vrsto dogodkov ali trkov.
Zdaj bi imeli samo velikanski trkalnik delcev, ki je redno razbijal protone in antiprotone skupaj in to delal s tako visokimi energijami in tako pogosto, da smo lahko dobili zanesljive statistike. Oh, prav: Veliki hadronski trk.
V nedavnem prispevku, objavljenem 26. marca na strežniku za tisk arXiv, je sodelovala TOTEM kolaboracija (v smešnih akronimih žargona visokoenergične fizike TOTEM pomeni "TOTal presek, merjenje elastičnega razkroja in difrakcijske disociacije pri LHC"). pomembne razlike med preseki protonov, ki razbijajo druge protone, v primerjavi s protoni, ki se zaletavajo v antiprotone. In edini način za razlago razlike je oživitev te desetletja stare ideje o odderonu. Za podatke lahko obstajajo druge razlage (z drugimi besedami, druge oblike eksotičnih delcev), vendar so odderoni, kot se zdi čudno, najboljši kandidat.
Ali je TOTEM odkril nekaj novega in funky o vesolju? Zagotovo. Ali je TOTEM odkril čisto nov delček? Ne, ker so odderoni kvazi delci, ne delci sami po sebi. Ali nam še vedno pomaga preiti meje znane fizike? Zagotovo. Ali to zlomi znano fiziko? Ne, ker je bilo predvideno, da bodo odderoni v našem trenutnem razumevanju obstajali.
Se vam vse to zdi nekoliko čudno?
Paul M. Sutter je astrofizik pri Državna univerza Ohio, gostitelj Vprašajte vesoljca in Vesoljski radioin avtorja Vaše mesto v vesolju.
