Într-un articol publicat recent în revista Pysical Review Letters au fost reanalizate date ale unui experiment efectuat la Acceleratorul CEBAF (Continuous Electron Beams Accelerator Facility) din cadrul Thomas Jefferson National Accelerator Facility, Statele Unite. S-a studiat modul în care așa-numiții barioni Lambda sunt produși în interacțiunea dintre electroni și materia nucleară. „Materia stranie” este produsă în cadrul unui proces denumit „împrăștierea inelastică produndă semi-inclusivă” (semi-inclusive deep inelastic scattering (SIDIS). Acest studiu ne ajută să înțelegem mai bine interacțiunea nucleară tare.
Modelul standard
Modelul standard al fizicii particulelor elementare este teoria care descrie din ce este alcătuită lumea înconjurătoare și noi înșine; nu conține gravitația. Din acest model fac parte particulele considerate la ora actuală elementare, precum quarcurile, electronii, neutrinii și altele.
Modelul standard descrie trei (din cele patru) interacțiuni fundamentale, și anume: electromagnetică, nucleară slabă și nucleară tare. Șase quarcuri fac parte din modelul standard: up, down, charm, strange, top, bottom.
Bazele acestui model sunt teoria relativității și mecanica cuantică. Atomii, de exemplu, sunt alcătuiți dintr-un nucleu central care conține protoni și neutroni, la rândul lor alcătuiți din quarcuri, și electroni care orbitează în jurul acestui nucleu.
Quarcuri „strange” și materia normală
Materia normală, cea pe care o cunoaștem și din care suntem compuși, este alcătuită doar din două tipuri de quarcuri: up și down; cei cu masele cele mai mici.
În studii ale proceselor care au loc la acceleratoare de particule sau cu raze cosmice au fost însă observați alte quarcuri – cei patru amintiți anterior. Ce rol au aceștia în univers? Cum interacționează cu celelalte quarcuri prin interacțiunea nucleară tare? La aceste întrebări răspunsul ar fi dat de așa-numită teorie a cromodinamicii cuantice – cea care descrie interacțiunea nucleară tare; o teorie foarte complexă care încă nu este pe deplin înțeleasă. Din acest motiv experimente care studiază această interacțiune sunt foarte importante.
Lambda de la experimentul EG2 la CEBAF
Recent, datele unui experiment efectuat în 2004 (EG2) la acceleratorul de la CEBAF au fost reanalizate pentru studiul unei particule – așa-numita particulă Lambda – compusă din trei quarcuri: up, down și strange.
Această particulă era generată la CEBAF de interacțiuni ale electronilor care proveneau de la accelerator cu diverse materiale, precum: carbon, fier, plumb.
Electronii cu energii mari interacționează cu quarcurile din nuclee, generând inclusiv particule Lambda. Acesta însă au o viață medie extrem de scurtă – practic dezintegrându-se imediat după formare. Ceea ce se măsoară sunt particulele produse în urmă dezintegrării. Cercetătorii au reușit să studieze aceste particule Lambă rezultatele studiului fiind publicate într-un articol recent în Physical Review Letters.
Cum se generează Lambda?
În cea mai mare parte din cazuri electronii care interacționează cu materia nucleară (prin intermediul unor fotoni virtuali) o fac interacționând cu un singur quark. Totuși, uneori acești fotoni virtuali interacționează cu un sistem compus din două quarcuri, care dau naștere ulterior (împreună cu un al treilea quark) particulei Lambda.
Analiza arată că, la formarea particulei Lambda, fotonul virtual este absorbit uneori de o pereche de quarcuri, denumită diquarc, nu doar de un quarc. După interacțiunea cu fotonul virtual, diquarcul, împreună cu un quarc strange, formează particula Lambda.
Acest rezultat este interesant și important, întrucât ajută la o înțelegere mai bună a interacțiunii nucleare tari, a teorie cromodinamicii cuantice. În plus, rezultatele experimentului sunt extrem de interesante și pentru a înțelege mai bine cum interacționează materia cu quarcuri strange cu restul materiei – ceea ce ar putea fi important și pentru a descoperi dacă în stelele de neutroni, la densitățile extreme din interiorul acestora, s-ar putea forma și menține în viață materie care să conțină quarcuri strange.
Viitorul de la CEBAF
Viitoarele experimente de la CEBAF, acceleratorul de la Thomas Jefferson Național Accelerator Facility, Virginia, vor utiliza fascicule de electroni la energii și mai mari, ținând cont că acceleratorul a fost modernizat recent. La acest experiment interacțiunea cu douăo quarcuri (diquarc) va fi studiată în detaliu și rezultatele experimentale vor fi comparate cu ceea ce prevede teoria.
{loadpsition rectangle}
