Фундаментальна частинка Всесвіту: фізики з'ясували, яка сила заважала розкрити секрет кварків

Протони і нейтрони, з яких складається атомне ядро, своєю чергою, складаються з фундаментальних частинок під назвою кварки. Без кварків неможливо уявити атомне ядро. Розуміння того, що керує кварками, важливе для розуміння фундаментальних принципів матерії та головних сил Всесвіту. Хоча вже минуло півстоліття відтоді, як уперше фізики дізналися про кварки, багато аспектів цих частинок залишаються загадкою для вчених. Кварки бувають різних видів і можуть перетворюватися з одного виду в інший за допомогою процесу, відомого як змішування кварків. Навіть Стандартна модель фізики елементарних частинок не пояснює, як часто відбувається це змішування. Тепер фізики створили основу, яка допоможе розкрити багато секретів змішування кварків. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review C, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Зараз фізикам відомо, що кварки бувають шести видів: верхні, нижні, дивні, чарівні, красиві та справжні. Перші два види кварків вважаються кварками першого покоління, наступні два — другого покоління, а останні два — третього покоління.

Найсильніше змішування кварків спостерігається у верхніх і нижніх кварків. Це пов'язано з тим, що вони найлегші та найстабільніші частинки серед усіх видів кварків. Фізики використовували створену ними основу для розуміння змішування між кварками першого покоління.

Науковці виміряли змішування кварків за допомогою наддозволеного ядерного бета-розпаду, під час якого протон у ядрі атома перетворюється на нейтрон, або навпаки, без істотної зміни структури атомного ядра.

Фізики з'ясували, що вимірювання змішування кварків було складним через різні сили, які беруть участь у процесі бета-розпаду. Науковці визначили, що поправки до наддозволеного бета-розпаду походять з того, як структуроване саме атомне ядро.

Ці поправки залежать від того, як слабка взаємодія (одна з головних сил Всесвіту, яка викликає бета-розпад) взаємодіє з атомним ядром. Тобто саме слабка взаємодія заважала правильно вивчити змішування кварків.

Фізики дійшли висновку, що слабка взаємодія призводить до виникнення багатьох невизначеностей, які виникають під час вимірювання змішування кварків. Фізики також виділили поправки, які допоможуть подолати ці невизначеності.

Як показало дослідження, свій внесок у виникнення невизначеностей, хоча й меншою мірою вносять ще дві головні сили Всесвіту: електромагнітна та сильна взаємодія.

Досі фізики не знали про ту роль, яку ці сили відіграють у виникненні невизначеностей. Це дослідження надало їм відправну точку, з якої вони можуть почати вирішення загадки змішування кварків.

Як уже писав Фокус, як показав експеримент, квантові системи завжди матимуть секрети. Фізики підтвердили теорію частинок світла, тобто фотонів. Новий експеримент показав, що природу фотона як хвилі, або як частинки, не можна повністю побачити одночасно через ентропійну невизначеність.

Також Фокус писав про те, що на китайській космічній станції "Тяньгун" завелися комахи. На космічну станцію Китаю нещодавно доставили незвичайний вантаж.