Proces tWZ i wyzwania jego detekcji
Naukowcy nazywają to zjawisko procesem tWZ. Jego rzadkość sprawia, że detekcja wymaga nie tylko precyzyjnych pomiarów, lecz również analizy ogromnych zbiorów danych. Zespół CMS wykorzystał dane zebrane przy energiach 13 i 13,6 teraelektronowoltów, co odpowiada całkowitej zintegrowanej świetlności 200 femtobarnów odwrotnych. To mniej więcej tak, jakby przeszukiwać miliardy zdarzeń w poszukiwaniu jednego konkretnego. Kwark t to prawdziwy ciężarowiec w świecie cząstek elementarnych. Jego masa jest porównywalna do masy atomu złota, choć sam kwark zajmuje przestrzeń miliardy razy mniejszą. Produkcja takiego kwarka razem z dwoma bozonami – cząstkami przenoszącymi oddziaływanie słabe – wymaga ekstremalnych warunków energetycznych. W naturze takie zdarzenia zachodzą niezwykle rzadko, dlatego potrzebne są akceleratory cząstek pokroju LHC.
Czytaj też: Luka w fizyce kwantowej. Naukowcy pokonali ograniczenia i mówią o wielkich możliwościach
Detektor CMS to imponująca konstrukcja wielkości czteropiętrowego budynku. Składa się z warstw detektorów rejestrujących ślady cząstek powstających podczas zderzeń. Rocznie analizuje petabajty danych w poszukiwaniu sygnałów rzadkich procesów. Pierwsza obserwacja produkcji tWZ to efekt wieloletnich pomiarów i zaawansowanych technik analitycznych.
Inne znaczące wydarzenia w CERN
Listopad okazał się pracowitym miesiącem dla europejskiego ośrodka badań jądrowych. Równolegle z obserwacją procesu tWZ, zespół eksperymentu ISOLDE opracował nową metodę recyklingu jonów, która może ułatwić badanie chemii superciężkich pierwiastków. Te egzotyczne atomy, znajdujące się na końcu układu okresowego, istnieją zaledwie ułamki sekundy, co dotąd utrudniało ich analizę. CMS odnotował również inne niecodzienne zjawisko: proces zachodzący średnio raz na bilion zderzeń. Takie rzadkie zdarzenia pozwalają fizykom testować przewidywania modelu standardowego i szukać ewentualnych odstępstw, które mogłyby wskazywać na nową fizykę.
Odkrycie procesu tWZ pokazuje, że nawet po latach intensywnych badań LHC wciąż dostarcza nowych danych o fundamentalnej strukturze materii. Każda takie obserwacja przybliża nas do pełniejszego zrozumienia sił rządzących wszechświatem. Mimo ogromnych kosztów i wyzwań technicznych, prowadzone badania wciąż poszerzają nasze horyzonty – od najmniejszych cząstek po największe struktury kosmiczne.