• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Masa Ziemi - potwierdzona przez europejskich naukowców

    24.11.2008. 16:00
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Finansowane ze środków unijnych badania, przeprowadzone przez zespół fizyków niemieckich, francuskich i węgierskich, wykazały w sposób rozstrzygający, że model standardowy w fizyce cząstek elementarnych - teoria opisująca podstawowe interakcje pomiędzy cząstkami elementarnymi, z których składa się wszelka widzialna materia we wszechświecie - w sposób dokładny odzwierciedla masę protonów i neutronów.

    Wyniki opublikowane w elektronicznej wersji czasopisma Science, są efektem największego dotąd przedsięwzięcia komputerowego w obliczeniach masy cząsteczek i stanowią ważny krok naprzód w dziedzinie fizyki.


    W artykule czytamy: "Ponad 99% masy widzialnej we wszechświecie składa się z protonów i neutronów". "Obie te cząsteczki są znacznie cięższe niż kwarki i gluony, a model standardowy fizyki cząstek elementarnych powinien wyjaśnić tę różnicę."

    Dr Andreas S. Kronfeld z Fermi National Accelerator Laboratory w USA wyjaśnia, że ponieważ jądra atomów tworzą niemal całą masę świata i jako że składają się z cząstek zwanych kwarkami i gluonami, "fizycy od dawna byli przekonani, że masa jądra bierze się ze złożonego sposobu, w jaki gluony łączą kwarki pomiędzy sobą, zgodnie z prawami chromodynamiki kwantowej (QCD)".

    Fizycy wrócili do źródeł i przyjrzeli się podstawom, po czym ustalili prawa natury patrząc przez filtr QCD. QCD to teoria wykorzystywana do opisywania oddziaływań silnych albo interakcji pomiędzy kwarkami a gluonami. Ponieważ jednak liczbę oddziaływań i wirtualnych oddziaływań pomiędzy gluonami a kwarkami szacuje się w trylionach, obliczenia są niezmiernie trudne (lub wręcz niemożliwe), jeśli stosuje się standardową QCD.

    Naukowcy wykorzystali nowe podejście, zwane siatkową QCD, w którym czas i przestrzeń układa się w swego rodzaju siatkę albo kratkę. Podejście to pozwoliło im uwzględnić całą potrzebną fizykę, kontrolować przybliżenia liczbowe i wyliczyć błąd w swoich kalkulacjach mas hadronów (tj. protonów, neutronów i pionów).

    "Siatka redukuje wszystko, co chcemy obliczyć do całek, które zasadniczo można analizować matematycznie na komputerze" - wyjaśnia dr Kronfeld. Dzięki temu, autorom badania udało się po raz pierwszy ująć w swoich obliczeniach pary kwark-antykwark, jeden z najtrudniejszych problemów do pokonania w badaniu silnych oddziaływań.

    Według dr Kronfelda, obliczenia fizyków pokazują, że "nawet jeśli masa kwarka zniknie, to masa jądra nie zmieni się zbytnio - zjawisko zwane czasami masą bez masy".

    "Ponieważ te precyzyjne obliczenia są zgodne z pomiarami laboratoryjnymi, wiemy, a nie tylko wierzymy, że źródłem masy materii jest QCD" - konkludują autorzy. Wyniki te potwierdzają, że model standardowy prawidłowo opisuje pochodzenie masy hadronów. Ponieważ z cząstek tych zbudowany jest cały widzialny wszechświat, można powiedzieć, że model standardowy pozwala precyzyjnie oszacować masę Słońca, Ziemi i wszystkiego co się na niej znajduje.

    Najważniejszym wnioskiem z badań jest stwierdzenie, że analiza z użyciem siatkowej QCD "osiągnęła etap, na którym systematyczne błędy można w pełni kontrolować". Fizycy sugerują, że siatkowa QCD "odegra decydującą rolę w odkryciu nowych zależności fizycznych w procesach,
    które przeplatają się z efektami QCD".

    Sposób, w jaki natura generuje masę kwarków jest jednym z tematów znajdujących się w centrum zainteresowania fizyków pracujących na Wielkim Zderzaczu Hadronów.

    Więcej informacji:

    Science



    CORDIS
    url: http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=PL_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=30133
    Źródło danych: Science
    Referencje dokumentu: Durr S., et al. (2008). Ab Initio Determination of Light Hadron Masses. Science. Publikacja internetowa z dnia 20 listopada; DOI: 10.1126/science.1163233.

    Czy wiesz że...? (wersja beta)

    Dodano: 24.11.2008. 16:00  


    Najnowsze