СЕРИЈА НАУЧНИХ ОТKРИЋА У ЦЕРН-У

Велики број истраживача који раде у Европској организацији за нуклеарна истраживања (ЦЕРН) крајем марта 2020. године – као уосталом и већина истраживача у Србији и широм света – почео је да ради у сасвим новом режиму. У ЦЕРН-у је формирана COVID-19 радна група (Task Force), а научници су упоредо са пандемијом дошли до бројних открића.

ЦЕРН ФОРМИРА РАДНУ ГРУПУ ЗА ГЛОБАЛНУ БОРБУ ПРОТИВ COVID-19

8. април 2020.

Радна група коју је крајем марта 2020. именовала генерална директорка ЦЕРН-а Фабиола Ђаноти има задатак да препозна и обезбеди подршку за ЦЕРН-ову глобалну заједницу од око 18.000 истраживача. Неколико дана по формирању, Радна група већ је добила на стотине предлога и идеја, од производње санитарних течности до изградње софистициране медицинске опреме. У то време већ је био конструисан нови респиратор за пацијенте оболеле од COVID-19. “Желимо да ставимо на располагање наше ресурсе и компетенције како бисмо допринели борби против COVID-19 пандемије”, нагласила је др Ђаноти приликом формирања Радне групе.

Више о активностима радне групе: http://www.cern.ch/against-covid-19

ЦЕРН-ОВИ ИСТРАЖИВАЧИ ПРОУЧАВАЈУ НОВИ ЕГЗОТИЧНИ АТОМ

6. мај 2020.

Тим истраживача АСАЦУСА колаборације пренели су ЦЕРН-ову експерименталну опрему на на “Паул Шерер” институт (PSI) крај Цириха како би направили теоретску предикцију до тада непотврђеног егзотичног атома и направили прва мерења о абсорпцији и резоновању са светлошћу. Резултати су објављени 6. маја 2020. у часопису “Nature”. Ради се о првим спектороскопским мерењима обављеним на једном егзотичном атому који садржи мезон, честицу која се састоји од све фундаменталне честице, кваркова.

Наиме, ако замените електрон атома са тешком, негативно наелектрисаном честицом, добићете такозвани егзотични атом. Такви атоми најчешће имају врло кратко време живота и веома су корисни за истраживање особина заменске честице и физичких феномена који нису предвиђени Стандардним моделом. Нови атом, прецизно измерен и описан у овом раду у “Nature” садржи језгро изотопа хелијума, електрон и негативно наелектрисан пион, а његово време живота је више од хиљаду пута дуже у односу на све друге атоме који садрже пионе.

Више о ASACUSA: https://home.cern/science/experiments/asacusa

НОВО ОТKРИЋЕ О МЕХАНИЗМУ УРБАНОГ СМОГА

14. мај 2020.

Kолаборација CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) открила је нови механизам који зими доводи до епизодног загађења градова. Резултат објављен 13. маја 2020. у часопису “Nature” могао би да помогне формирању будућих еколошких политика за смањење урбаног загађења које је, иначе, пети по реду глобални фактор ризика за смртност.

Наиме, познато је да епизодни градски смог зими настаје када честице формиране у загађеном ваздуху бивају “заробљене” услед температурне инверзије, те оне остају близу земље, испод слоја топлијег ваздуха. Међутим, како се додатне аеросолне честице формирају и расту у овом веома загађеном ваздуху, до данас је била мистерија, јер би се очекивало да се оне брзо изгубе пречишћавањем постојећих аеросола.

Истраживачи су у специјалној комори која опонаша разноврсне аспекте атмосфере Земље симулирали урбане услове и градско загађење и истражили улогу амонијака и азотне киселине који су у градовима производ саобраћајног загађења. Мада се сматрало да амонијак и азотна киселина имају пасивну улогу у формирању честица, нехомогеност њихових концентрација – која може да се одржи свега неколико минута – може довести до стопе раста честица и 100 пута веће него што је раније виђено. Тај ултрабзи раст довољан је да трансформише новоформиране честице које су веће и теже се прочишћавају, а крајњи резултат је епизодни смог са великим бројем честица.

Истраживање у часопису “Nature”: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2270-4

НЕСТАБИЛНИ РАДИОАKТИВНИ МОЛЕKУЛИ ПРВИ ПУТ ОПИСАНИ ЛАСЕРСKОМ СПЕKТРОСKОПИЈОМ

27. мај 2020.

Међународни тим експерименталиста и теоретичара који раде у ЦЕРН-овом погону за нуклеарну физику ISOLDE успео је да обави прва мерења ласерском спектроскопијом радиоактивног молекула, монофлуорида радијума који има врло кратко време живота.

За физичаре који проучавају молекуле, ласерска спектроскопија, у којој се ласерско светло осветљује молекуле да би се открила њихова енергетска структура, представља основни алат. До сада, међутим, истраживачи нису били у могуц́ности да користе технику за проучавање краткоживећих радиоактивних молекула, који садрже једно или више нестабилних језгара. У поређењу са атомима, такви молекули нуде врхунско средство за истраживање основних симетрија природе и потрагу за новим физичким феноменима. Резултати објављени у часопису “Nature” представљају кључни корак ка употреби ових молекула за основна физичка истраживања, и шире.

Истраживање у часопису “Nature”: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2299-4

НОВИ ПОМАЦИ У ИСТРАЖИВАЊУ ТАМНЕ МАТЕРИЈЕ

28. мај 2020.

Kолаборација ALICE представила је нове резултате о производњи антидеутерона на основу података прикупљених током експеримената на Великом хадронском сударачу (Large Hadron Collider, LHC) на највишим енергијама. Антидеутерон се састоји од антипротона и антинеутрона. Нова мерења су важна јер присуство антидеутерона је обећавајући индиректни знак за кандидата тамне материје и резултати ове колаборације зато се сматрају кораком напред у потрази за тамном материјом.

Недавни астрофизички и космолошки резултати указују на то да је тамна материја доминантан облик материје у свемиру, те да чини око 85% све материје. Природа тамне материје остаје велика мистерија, а откривање њених тајни отвориће нова врата за физику. Тако, откривање антидеутерона у свемиру могао би бити индиректан знак тамне материје, јер они могу настати током уништавања или пропадања неутралиноса или снеутриноса, који су хипотетичке честице тамне материје.

Разноврсни експерименти су у лову на антидеутероне у Универзуму, укључујући AMS детектор на Међународној свемирској станици. Међутим, да би се утврдило да је откривени антидеутерон повезан са присуством тамне материје, потребно је добро разумети њихове стопе производње и уништавања. Сударајући протоне у LHC, научници ALICE опонашају производњу антидеутерона у сударима космичких зрака и на тај начин могу да мере брзину производње која је повезана са овим феноменом. Ова мерења дају основну основу за моделовање процеса производње антидеутерона.

Више о истраживању: https://arxiv.org/pdf/2005.11122.pdf

ЦЕРН ПРЕДСТАВИО ОТKРИЋА О ЧЕСТИЦАМА СА ЧАРОБНИМ KВАРKОВИМА

29. мај 2020.

Kолаборације ALICE, CMS и LHCb представиле су у ЦЕРН-у нова обимна мерења која показују како чаробне честице – честице које садрже чаробне кваркове (charm quark или C кварк) – могу послужити као „гласници“ два облика материје састављених од кваркова и глуона: хадрони, који чине већину видљиве материје у данашњем универзуму; и кварк-глуонска плазма, за коју се верује да постоји у раном свемиру и може се поново створити у сударима тешких јона на Великом хадронском сударачу (LHC). Проучавајући чаробне честице, физичари могу сазнати више о хадронима, у којима су кваркови везани глуонима, као и о кварк-глуонској плазми, у којој кваркови и глуони нису ограничени унутар хадрона.

Више о истраживању: https://cms.cern/news/discreet-charm-x3872

НОВИ ПРАВЦИ ИСТРАЖИВАЊА ХИГСОВОГ БОЗОНА

4. јун 2020.

ЦЕРН-ове колаборације ATLAS и CMS представиле су најновије резултате на новим правцима за детекцију Хигсовог бозона на Великом хадронском сударачу (Large Hadron Collider, LHC). Ово укључује и потрагу за ретком трансформацијом Хигсовог бозона у Z бозон – који је носилац једне од основних сила природе – и другу честицу. Посматрање и проучавање трансформација за које се претпоставља да је врло ретко помаже у унапређивању нашег разумевања физике честица и може такође указати на пут новој физици ако се опсервације разликују од предвиђања.

Резултати су такође укључивали потрагу за знаковима Хигсове трансформације у „невидљиве“ честице, које би могле да “баце светло” на потенцијалне честице тамне материје. Анализе су укључивале готово 140 инверзних фемтобарна података, односно око 10 милиона милијарди протон-протон судара, забележених између 2015. и 2018. године.

Иначе, ATLAS и CMS детектори никада не могу видети Хиггсов бозон директно: ова честица која постоји само кратко, претвара се (или „распада“) у лакше честице готово одмах након што се произведу у сударима протона и протона, а лакше честице остављају наговештаје сигнала у детекторима. Током експеримента се прикупити довољно статистичких доказа како би се потврдилое да су судари заиста произвели Хигсове бозоне.

Више о Хигсовом бозону у ЦЕРН-у: https://home.cern/science/physics/higgs-boson

ПОТРАГА ЗА НОВОМ ФИЗИKОМ KРОЗ ПРОИЗВОДЊУ МУЛТИБОЗОНА

11. јун 2020.

Kолаборације ATLAS и CMS представиле су нове резултате који се односе на физички процес назван расипање векторских бозона. CMS је такође известио о првом посматрању такозване „масовне производње трибозона“. Проучавање ових процеса ради испитивања стандардног модела је важно јер би могло осветлити нову физику.
Наиме, током протонских судара у Великом сударачу хадрона ((Large Hadron Collider, LHC) настају многе честице, укључујући носаче електро-слабе силе – фотоне и W и Z бозоне. Ти бозони у Стандардном моделу често се називају векторским бозонима, а један од процеса који доводи до производње њихових пара назива се расипање векторских бозона. Ови процеси, наводе у ЦЕРН-у, одлична су проба за тражење одступања од теоријских предвиђања.

Више о истраживању: https://home.cern/news/news/physics/search-new-physics-through-multiboson-production