A modern fizika egyik jól ismert törvénye a barionok (például az atommagot alkotó protonok és neutronok) számának megmaradása: amikor egy részecskeütközésben barion keletkezik újonnan, azzal együtt egy antibarionnak is létre kell jönnie. Ez a megmaradási törvény biztosítja, hogy az univerzumban lévő barionos anyag-antianyag különbség állandó maradjon.
Évtizedek óta elfogadott tankönyvi tényként kezelte a tudomány, hogy ezt a tulajdonságot a barionokat felépítő kvarkok hordozzák (mindegyik kvark barionszáma egyharmad, egy barion pedig három kvarkból áll). A most közzétett kísérleti adatok alapján azonban úgy tűnik, a kép ennél sokkal összetettebb – írja közleményében az ELTE.
A kvarkokat az erős kölcsönhatást közvetítő gluonok tartják össze. Az elméleti fizikusok már az 1970-es években felvetették, hogy a protonban vagy neutronban lévő gluonok nem páronként kötik össze a kvarkokat, hanem egy Y alakú szerkezetet alkotnak, amelynek központjában egy úgynevezett barioncsomópont található.
A Brookhaveni Nemzeti Laboratórium szerint a Relatív Nehézion-ütköztetőjénél (RHIC) működő STAR detektor mérései most először szolgáltattak kísérleti bizonyítékot e csomópont jelenlétére és szerepére.
A kutatás keretében a fizikusok nagyenergiájú atommag-ütközésekben vizsgálták a részecskék szóródását. Ha a barionszámot kizárólag maguk a kvarkok hordoznák, a protonok és antiprotonok eloszlása más mintázatot mutatott volna.
A STAR kísérletben megfigyelt három kulcsfontosságú jelenség – köztük a protonok váratlanul nagyfokú oldalirányú szóródása és a barionszám áramlásának eltérése az elektromos töltés áramlásától – elméleti modellekkel csak úgy magyarázható, ha a barioncsomópontok a kvarkoktól függetlenül is elmozdulhatnak, és magukkal viszik a barionszámot.
https://hvg.hu/tudomany/20250909_kvark-gluon-plazma-qgp-magyar-kutatok-cms-kiserlet-nagy-hadronutkozteto-univerzum
A STAR együttműködésben több száz nemzetközi kutató dolgozik együtt. Az ELTE Fizikai és Csillagászati Intézetében működő, Csanád Máté által vezetett Femtoszkópia Kutatócsoport aktív tagja a kísérletnek, és a cikk belső szakmai bírálati szakasza során kritikai észrevételekkel járult hozzá a Science című tudományos folyóiratban megjelent tanulmány végső formájához. Ezen felül az ELTE kutatói számos módon járulnak hozzá a STAR kísérlethez: többek között részt vettek a detektorok üzemeltetésében, és változatos femtoszkópiai méréseket végeznek.
„Ez a felfedezés nemcsak a részecskefizika szempontjából áttörő, hanem kozmológiai jelentőségű is, hiszen közelebb vihet minket az univerzumunkat felépítő anyag eredetének megértéséhez – miközben a RHIC kísérleteinek egyik legmeglepőbb eredményét szolgáltatja” – mondta el Csanád Máté, az ELTE egyetemi tanára, a Fizikai és Csillagászati Intézet igazgatója.
A szakember megjegyzi: ez „kiválóan rámutat ez a szabad alapkutatás fontosságára”, hiszen a természet még évtizedek óta vizsgált rendszerekben is képes teljesen váratlan tanulságokkal szolgálni.Mit tartogat a jövő?
Bár az elméleti fizikusok között még folyik a vita arról, hogy a barionszámot teljesen a barioncsomópont hordozza-e, vagy megoszlik a kvarkok és a csomópont között, a mostani eredmény mérföldkőnek számít az erős kölcsönhatás megértésében. A jelenség részletesebb tanulmányozása a Brookhavenben jelenleg épülő, a 2030-as évek közepén induló Elektron-Ion Ütköztető (EIC) programjának egyik központi témája lesz – fűzi hozzá az ELTE.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
(Cikkünk nyitóképe illusztráció.)
