Σύμφωνα με αυτά που γνωρίζουμε μέχρι σήμερα για τον κόσμο μας, τα κουάρκ είναι θεμελιώδη σημειακά σωματίδια, δηλαδή δεν έχουν δομή – δεν αποτελούνται από μικρότερα σωματίδια. Σε μια πρόσφατη δημοσίευση από το πείραμα CMS (Compact Muon Solenoid) στο CERN περιγράφεται πώς μελετήθηκαν κουάρκ στην κλίμακα των 10-20 μέτρων για να ελεγχθεί η εν λόγω υπόθεση.
Σ’ αυτή την κλίμακα, δεν εντοπίστηκαν στοιχεία για συστατικά σωματίδια, αλλά η ιστορία δείχνει ότι δομές που κάποτε θεωρούνταν θεμελιώδεις μπορούν να αποκαλύψουν βαθύτερα επίπεδα: η ύλη βρέθηκε να αποτελείται από μόρια, τα οποία στη συνέχεια διαπιστώθηκε ότι αποτελούνται από άτομα, τα οποία με τη σειρά τους βρέθηκε να αποτελούνται από έναν πυκνό πυρήνα που περιβάλλεται από ένα νέφος ηλεκτρονίων.
Ο Ράδερφορντ ανακάλυψε τον πυρήνα εκτοξεύοντας μια δέσμη πυρήνων ηλίου πάνω σε έναν στόχο από φύλλο χρυσού. Αυτοί οι πυρήνες σκεδάστηκαν από τα άτομα χρυσού του φύλλου σε διάφορες γωνίες, τις οποίες στη συνέχεια μέτρησε ο Ράδερφορντ. Μελετώντας την κατανομή των γωνιών σκέδασης, κατάφερε να αποδείξει ότι τα άτομα περιείχαν έναν σημειακό πυρήνα στο κέντρο τους. Αυτό κατέστη δυνατό επειδή η δέσμη ηλίου στην πειραματική διάταξη είχε αρκετή ενέργεια για να διερευνήσει το εσωτερικό των ατόμων.
Στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία με την σειρά τους αργότερα αποδείχθηκε ότι αποτελούνται από κουάρκ. Τα πειράματα του LHC, συμπεριλαμβανομένου του πειράματος CMS, συνεχίζουν τώρα αυτή την αναζήτηση, προκαλώντας συγκρούσεις σωματιδίων σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες για να διερευνήσουν την πιθανή εσωτερική δομή των κουάρκ.
Όταν δύο δέσμες πρωτονίων συγκρούονται μέσα στον ανιχνευτή CMS, διασπώνται στα συστατικά τους κουάρκ. Αυτά τα εξερχόμενα κουάρκ μετατρέπονται σε δύο πίδακες σωματιδίων, που μπορούν να μετρηθούν και να χρησιμοποιηθούν για την ανακατασκευή της γωνίας σκέδασης μεταξύ των κουάρκ.
Η κατανομή της γωνίας σκέδασης μεταξύ των δύο πιδάκων μπορεί να συγκριθεί με την κατανομή που θα αναμενόταν αν το κουάρκ ήταν πράγματι ένα σημειακό σωματίδιο. Τα πρόσφατα αποτελέσματα από την ομάδα των φυσικών του CMS δεν έδειξαν σημαντική απόκλιση από την κατανομή σκέδασης ενός σημειακού κουάρκ. Αυτό σημαίνει ότι τα κουάρκ δεν είναι πιθανό να είναι μεγαλύτερα από 10-20 μέτρα αν είναι σύνθετες δομές.
Αυτή η εκτίμηση μεγέθους προκύπτει από τους περιορισμούς στην ενεργειακή κλίμακα στην οποία αποκαλύπτεται η «σύνθετη φύση» των κουάρκ. Για το μοντέλο αναφοράς της πρόσφατης δημοσίευσης του CMS, το οποίο υπέθετε ότι τα κουάρκ είναι σύνθετα, τα πρόσφατα αποτελέσματα έθεσαν το πιο αυστηρό όριο μέχρι σήμερα στα 37 TeV.
Παρόμοια με τον τρόπο του Ράδερφορντ, ο οποίος κατάφερε να αποκαλύψει τα συστατικά του ατόμου μόνο επειδή η δέσμη των σωματιδίων του είχε αρκετή ενέργεια, η μελέτη συγκρούσεων σωματιδίων με υψηλότερες ενέργειες θα μπορούσε να μας βοηθήσει να εντοπίσουμε μικρότερες πιθανές δομές μέσα στα κουάρκ. Tα δεδομένα από την τρίτη περίοδο λειτουργίας του LHC και τον επερχόμενο LHC Υψηλής Φωτεινότητας θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μείωση των αβεβαιοτήτων σχετικά με τη μέτρηση της γωνίας σκέδασης, επιτρέποντάς μας να εντοπίσουμε ακόμη μικρότερες δομές και να συνεχίσουμε την αναζήτηση για τα μικρότερα δομικά στοιχεία της ύλης.
διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: CMS looks deep inside quarks – https://home.cern/news/news/physics/cms-looks-deep-inside-quarks
Κατηγορίες:ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ, LHC
physicsgg 
Σχολιάστε