Hrvatski fizičari s timom međunarodnih znanstvenika postigli veliki uspjeh

0

U prestižnom časopisu Nature 9. svibnja 2018. objavljen je članak o jedinstvenom, za fiziku značajnom i najpreciznijem do sada mjerenju slaboga naboja protona međunarodne kolaboracije (suradničkoga tima) pod nazivom Q-weak čiji je dugogodišnji član i voditelj zagrebačke grupe znanstvenika fizičar prof. dr. sc. Darko Androić (Prirodoslovno-matematički fakultet Sveučilišta u Zagrebu).

U članku Precision measurement of the weak charge of the proton (Nature 557, 207-2011 (2018)), časopis donosi rezultat mjerenja vrijednosti slaboga naboja protona: 0,0719 ± 0,0045. U kompleksnom eksperimentu detektira se asimetrija u procesu raspršenja snopa polariziranih elektrona na protonskoj meti. Izmjereno narušenje pariteta s nepouzdanošću od jedne standardne devijacije iznosi -226,5 ± 9,3 dijelova u milijardi. Fizičari su koristili sofisticiranu kriogenu protonsku metu i polarizirani snop elektrona akceleratora na TJNAF-u (Thomas Jefferson National Accelerator Facility – Jlab) u američkoj saveznoj državi Virginia, vodećoj instituciji za provođenje preciznih mjerenja u elektroslabom sektoru. Sa svojim 12GeV-skim elektronskim snopom visoke polarizacije i uskog profila laboratorij omogućava eksperimente finog mjerenja subnukleonskih fenomena s nevjerojatnom preciznošću.

Profesoru Androiću ovo je kruna znanstvenih aktivnosti u koje je uključen već niz godina. S Fizičkoga odsjeka Prirodoslovno-matematičkoga fakulteta Sveučilišta u Zagrebu u eksperimentu je sudjelovao i viši asistent dr. sc. Tomislav Ševa.


Više o mjerenju

Zašto je ovo mjerenje tako značajno za znanstveni svijet? Fizičari danas poznaju četiri osnovne sile u prirodi za koje vjeruju da su pri nastanku Svemira bile jedinstvena, simetrijom spregnuta prasila. Razvojem Svemira, a kroz mehanizam spontanoga narušenja simetrije, ova prasila evoluirala je u danas dobro poznate sile dugoga dosega – gravitacijsku i elektromagnetsku – koje su u središtu izučavanja predmeta fizika i u srednjim školama i na fakultetima. Preostale dvije, manje poznate sile veoma kratkoga dosega, nazvane su jakom nuklearnom i slabom nuklearnom silom. Jaka nuklearna sila odgovorna je za formiranje i dimenzije atomskih jezgri, gradivnih elemenata zvjezdane materije, a danas je interesantna široj javnosti s obzirom na mogućnosti proizvodnje energije kroz procese fisije i fuzije. Slaba je pak sila nazvana tako s obzirom da joj je efektivni doseg kraći i od promjera najjednostavnije jezgre – protona – te je zato odgovorna za subnukleonske procese od kojih je najpoznatiji takozvani beta-raspad, proces transmutacije neutrona u proton.

Godine 1968. znanstvenici S. Glashow, A. Salam i S. Weinberg su prvo teorijski, a potom 1983. C. Rubbia i S. Meer otkrićem W i Z bozona eksperimentalno razotkrili tajnu slabe sile te napravili prvo efektivno ujedinjenje dviju osnovnih sila, slabe i elektromagnetske u tzv. elektroslabu silu. Otkrićem Higgsova bozona 2013. omogućeno je efektivno ujedinjenje elektroslabe sile s jakom nuklearnom i tako potvrđen, do tada samo teorijski razrađivan, Standardni model. Gravitacijska sila, iako najstarije poznato međudjelovanje još od Newtonovog doba, unatoč brojnim astrofizičkim opažanjima i danas predstavlja zagonetku našem cjelovitom razumijevanju fundamentalnih sila.

Od budućih eksperimentalnih istraživanja očekuje se potvrda nekog od mogućih scenarija koja suvremena teorijska razmatranja nude vezano uz zagonetke koja nam moderna astrofizika postavlja. Tu su pitanja nastanka i razvoja galaksija, pitanja vezana uz postojanje takozvane tamne materije i tamne energije, ili pak pitanja vezana uz postojanje novih dimenzija u postojećem svemiru. Fizičari danas nude dva moguća puta eksperimentalne provjere fizikalnih teorija. Jedan put je put izgradnje velikih akceleratora u kojima se na mjestima sudara čestica stvaraju uvjeti slični onima u samom početku bivstvovanja svemira, a najpoznatiji takav uređaj danas se nalazi u Europskom središtu za nuklearna istraživanja (CERN). Drugi put je put dizajniranja sofisticiranih detektorskih sustava s kojima možemo mjeriti i najsitnije anomalije elektroslabe interakcije zahvaljujući činjenici da elektromagnetske fenomene možemo i proračunati i mjeriti s preciznošću većom od jednog dijela u sto milijuna.

Rezultat eksperimenta Q-weak kolaboracije osobito je značajan s obzirom da testira Standardni model u komplementarnom režimu rada od onog koji se koristi na CERN-ovim detektorima.

Više o detaljima eksperimenta i njegovoj važnosti može se pročitati na stranicama časopisa Nature.

Izvor:http://www.unizg.hr/

Komentiraj

Napišite komentar!
Ovdje unesite svoje ime