Virgil, Virgínia2020. november 27., péntek
Tudomány

Új fizikai elmélet az anyagról?

2004.03.28.Admin
National Geographic Magyarország

Ritka jelenség tanúi lehettek nemrégiben részecskefizikusok. Egy kísérlet során ugyanis olyan dolgok történtek, amelyek nyomán esetleg újra kell gondolniuk a szubatomi szintű anyagról szóló eddigi elméleteket.

A Journal Physical Review Letters című szaklapban megjelenő cikk szerint a tudósok hétmilliárd alkalommal figyelték meg a kaon nevű részecske bomlását, és mindeközben többször is olyan jelenségre bukkantak, aminek csupán egyszer szabadott volna előfordulnia az eddigi teóriák szerint.

Véletlen vagy tudományos szenzáció?

Egyelőre a Brookhaven National Laboratory fizikusai nem tudják eldönteni, hogy véletlen jelenségről van-e szó, vagy olyan irányban léphetnek előre a későbbiekben, amely az anyagról szóló elmélet átdolgozását eredményezheti. (A Brookhaven Laboratórium az USA energiaügyi minisztériumának felügyelete alá tartozik, ahol 70 orosz, amerikai, japán és kanadai kutató vizsgálódik a világ legerősebb K-mezon-sugárfejlesztő készülékén. A készülék nagysága egy családi ház méretének felel meg egyébként.)

A kísérlet során a K-mezon, vagy más néven, a kaon szubatomi részecske bomlását követték nyomon a tudósok. Ez a részecske számos módon képes felbomlani. Egy lehetséges változat szerint töltéssel rendelkező pion lesz belőle, továbbá egy neutrínó és egy anti-neutrínó is keletkezik ilyenkor.

A Standard Modell

A fizikusok különösen szívesen vizsgálják ezt a lebomlási folyamatot, mert az olyan hatásokra deríthet fényt, amelyek nem illeszthetők be az úgynevezett Standard Modellbe. (A fizika jelenlegi állása szerint 16 részecske építi fel az általunk ismert anyagot, s ezt a tizenhat részecskét, valamint a köztük lévő kölcsönhatásokat leíró elméletet nevezik Standard Modellnek.)

Nos, ez a Standard Modell azt jósolja, hogy a kaon a fent említett módon csak egyszer bomlik le a 13 milliárd eset közül, vagyis a K-mezonból rendkívül ritkán lesz töltött pion, továbbá egy neutrínó-antineutrínó pár.

A mostani kísérlet viszont azt a tapasztalati tényt rögzítette, hogy minden 7 milliárdodik bomlás végződik ilyen módon, vagyis durván kétszer gyakrabban következik be a pion-neutrínó-antineutrínó-hasadás, mint ahogyan az a Standard Modell alapján megjósolható lett volna. Ugyanakkor az adatok még további ellenőrzésre szorulnak, és a kísérleti eredmények nyomán tovább kell gondolkodniuk a tudósoknak – jegyzi meg a BBC.

Egyelőre még nem eldöntött, hogy statisztikai hibáról van-e szó, vagy esetleg át kell írni az eddigi elméletet – nyilatkozta Douglas Bryman, a kanadai Brit Columbiai Egyetem kutatója. Szerinte további kísérleteket kell végezni, és ha azok is hasonló eredményre vezetnek, akkor érdemes majd elgondolkodni a Standard Modell átírásán.

Mi az a K-mezon?

A K-mezont többféle néven is emlegetik. A kaon és a kappa-mezon elnevezés is használatos a rendkívül rövid életű részecskére, amelyet laboratóriumban nagy energiájú részecskeütköztetések során tudnak előállítani. A K-mezon rendkívül instabil részecske, vagyis nagyon gyorsan felbomlik – élettartama egyetlen másodperc 12 milliárdod része. Ezután különböző más részecskék jönnek léte a kaon bomlásából.

A mezonok olyan, erős kölcsönhatásban rész vevő részecskék, amely például az atommagok alkotórészeit tartják össze. Az erős kölcsönhatás biztosítja azt, hogy a pozitív elektromos töltésű protonok annak ellenére sem vetik szét az atommagot, hogy rendkívül kis helyre vannak összezsúfolva. Az erős kölcsönhatás hordozói nemcsak a mezonok, hanem a kvarkok is. A kvarkok alkotják a protonokat és a neutronokat egyébként.

Félúton a kvarkok és a fotonok között – távoli rokonok

A K-mezon tehát bizonyos értelemben rokona a kvarkoknak, protonoknak, neutronoknak, hiszen részt vesz az erős kölcsönhatásban. Ugyanakkor jelentősen el is tér az említett elemi részecskéktől, mert egész számú spinnel, vagyis impulzusmomentummal rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy bizonyos tekintetben a fény alkotóeleméhez, a fotonokhoz is sorolható. A fotonok és például a K-mezonokból ugyanis bármennyit elő lehet állítani (egy égő lámpából számtalan foton szabadulhat ki), míg a feles spinű kvarkok, vagy a szintén feles spinű elektronok mindig megmaradnak, számuk nem változik.

A mezonok neve egyébként tömegükkel függ össze. Az elemi részecskék közül ugyanis a legkönnyebbek a leptonok. Ilyen például az elektron és a háromféle neutrínó. A neutrínók oszthatatlanok, mint az elektron, de elektromosan semleges töltésűek. Közepes súlyúak a mezonok, egy elektron tömegének például 273-szorosát teszi ki egy pion tömege. (A pion szintén egy mezonfajta.) A legsúlyosabbak a barionok (protonok, neutronok), amelyek egy elektron tömegének 1836-szorosát teszik ki.

Nobel-díj jár értük…

Érdemes megemlíteni, hogy a K-mezon bomlásának tanulmányozása az elméleti és kísérleti fizika egyik legfontosabb területe manapság. Az 1980-as fizikai Nobel-díjat például két amerikai tudós, James Cronin és Val Fitch az „alapvető szimmetriaelvek sérülésének felfedezéséért” kapta, amelyeket a semleges K-mezon bomlásakor vizsgáltak.

Az elemi részecskék számát a Standard Modell 16-ra teszi, legalábbis ennyit lehet „kezelni” a modell alapján. De vannak, akik több tucat elemi részecskét különböztetnek meg. Ez azért is lehetséges például, mert az „antivilág” részecskéi legalább megduplázzák a „mi világunk” részecskéinek számát, ha csak ezt az egyszerű párhuzamot állítjuk fel. (Az antivilágban az elektronnak megvan a párja: ugyanakkora részecske, csak nem negatív, hanem pozitív töltésű. Az elektromosan nem töltött részecskéknek is lehet antivilágbeli párjuk, a neutrínó-antineutrínó páros, amelynek megkülönböztetése érdekében vezette be Marx György magyar fizikus a leptontöltés fogalmát. A leptonok olyan részecskék, amelyek nem vesznek részt az erős kölcsönhatásban, de feles a spinűk, eltérően a mezonoktól.)

Hozzászólások

Európa belevág az űr megtisztításába

Európa belevág az űr megtisztításába

A Föld környezetét ellepő törmelék egyre komolyabb problémát okoz, az Európai Űrügynökség (ESA) szerint itt az ideje lépni.

A L’Oréal-UNESCO A Nőkért és a tudományért ösztöndíjprogram nyertesei 2020-ban

A L’Oréal-UNESCO A Nőkért és a tudományért ösztöndíjprogram nyertesei 2020-ban

A stroke-ot és ritka vesebetegségeket vizsgáló kutatónők nyerték az idei L'Oréal-Unesco díjat - tette közzé az MTI.

A kakaó flavonoidjainak jótékony hatása

A kakaó flavonoidjainak jótékony hatása

Egy új amerikai kutatás szerint a kakaó flavonoidjai egészséges felnőtteknél fokozzák az agy oxigénellátását, ezzel javítják a kognitív teljesítményt olvasható az MTI híre között.

Hova tűnik a műanyag a tengerekből?

Hova tűnik a műanyag a tengerekből?

A tengerekbe jutó műanyag végső nyughelyének az üledékek tekinthetők, a parti mangrove erdők pedig különösen nagy mennyiségben képesek megkötni a műanyagot, egy új kutatás szerint.

Az elektromos járművek véget vethetnek a kőolajkorszaknak

Az elektromos járművek véget vethetnek a kőolajkorszaknak

A kőolaj iránti kereslet továbbra is nő, azonban ez a trend egészen gyorsan megfordulhatna egy új elemzés szerint.

National Geographic 2020. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket