Foto: PhysicsAps / Alan Stonebraker
Neutralni pioni (π0) imaju životni vijek od oko 80 atosekundi, raspadaju se na dva fotona. U novom istraživanju, međunarodni tim fizičara izmjerio je ovaj životni vijek s nesigurnošću koja je bila upola manja od prethodnog najpreciznijeg rezultata.
Dva fotona se sudaraju u ovom umjetnikovom prikazu eksperimenta s pionom; rezultat je naboj neutralan pion prikazan kao zelena kugla; samo 83 attosekunde kasnije, pion se raspada i emitira dva fotona, prikazana kao ljubičaste sfere.
Pioni, također poznati kao pi mezoni, najlakši su mezoni i, općenito, najlakši hadroni.
Ove subatomske čestice sastoje se od kvarka i antikvarka i izrazito su nestabilne. Oni nose snažnu silu koja povezuje protone i neutrone u jezgre. Ova sila čini 98 % mase našeg vidljivog svemira.
Kao jednostavne čestice, pioni su dobro opisani teorijom kvantne kromodinamike (QCD). Ova teorija opisuje kako je vidljivi Svemir izgrađen od interakcija subatomskih čestica. Mjerenje životnog vijeka piona neutralnog naboja i usporedba s QCD-om daje uvid u čestice i sile koje oblikuju svemir.
“Fizičari su predvidjeli postojanje Higgsovog bozona desetljećima prije njegovog otkrića 2012. godine zbog simetrije u građevnim blokovima svemira”, rekao je fizičar iz laboratorija Jefferson Ashot Gasparian i suradnici.
“Slično, pravila o posebnoj vrsti simetrije zvanoj kiralna simetrija predviđaju postojanje piona.”
“Životni vijek neutralno nabijenog piona vezan je za kršenje kiralne simetrije. To znači da možemo koristiti teoriju za precizno izračunavanje ovog životnog vijeka.”
“Mjerenja ovog životnog vijeka bila su mnogo manje precizna od izračuna iz teorije.”
Dr. Gasparian i njegovi kolege iz PrimEx Collaboration precizno su izmjerili životni vijek piona neutralnog naboja koristeći Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF).
Njihov konačni rezultat od 83,37 attosekundi ima ukupnu nesigurnost od 1,50 % i potvrđuje predviđanje temeljeno na kiralnoj anomaliji u QCD. “Rezultat pomaže u testiranju drugih aspekata teorije QCD” – rekli su fizičari.
“Također pruža kritične informacije za provođenje testa preciznosti Standardnog modela fizike čestica, teorije koja opisuje kako tri prirodne sile upravljaju česticama koje čine materiju.”
Izvor: SciNews
Rad tima objavljen je u časopisu Science.
_____
I. Larin i sur . 2020. Precizno mjerenje životnog vijeka neutralnog piona.
