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 kezeltük, 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.
Az ELTE közleményében olvasható magyarázat szerint 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 közleménye 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/20180623_vilagegyetem_hianyzo_anyag_sotet_anyag_hagyomanyos_anyag_1es_1553_kvazar_barionok
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-ben megjelent tanulmány végső formájához. Csanád Máté, az ELTE egyetemi tanára, a Fizikai és Csillagászati Intézet igazgatója szerint
„ez a felfedezés nemcsak a részecskefizika szempontjából áttörő, hanem kozmológiai jelentőségű is, hiszen közelebb vihet minket az univerzumunkat felépítő anyag eredetének megértéséhez.”
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.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
(Cikkünk nyitóképe illusztráció.)
