... fizycy oddzielają ziarno od plew
Niemal co czwarty mezon K to efekt rozpadów poza jądrem atomowym. Źródło: FUW Dla fizyków ważnym źródłem informacji o tym, co się dzieje we wnętrzu jąder atomowych są mezony, cząstki emitowane podczas zderzeń jąder. Badania fizyków z UW rzucają światło na to, które mezony niosą wiarygodną informację, a które ją zakłócają.
Nie wystarczy patrzeć. Trzeba jeszcze rozumieć, co się widzi. O procesach zachodzących wewnątrz jąder atomowych fizycy wnioskowali dotychczas m.in. na podstawie obserwacji mezonów, cząstek powstających w zderzeniach jąder. Wnioski nie były jednak w pełni wiarygodne, ponieważ nie wiedziano, ile spośród zaobserwowanych mezonów rzeczywiście pochodzi z wnętrza jąder atomowych.
Obecnie naukowcy z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego (IFD FUW) zakończyli analizę danych zebranych w niemieckim ośrodku jądrowym w Darmstadt podczas międzynarodowego eksperymentu FOPI. Okazało się, że mezonów zaciemniających obraz wnętrza jądra atomowego było zaskakująco dużo. O badaniach poinformowali przedstawiciele FUW w przesłanym PAP komunikacie.
„Codzienny świat widzimy dzięki światłu, czyli fotonom. W fizyce jądrowej odpowiednikiem fotonów są mezony K, nazywane także kaonami. Cząstki te powstają w zderzeniach jąder atomowych, a ponieważ są zdolne opuścić obszar zderzenia, mogą zostać przez nas zarejestrowane. Niestety, dotychczas nie bardzo wiedzieliśmy, co tak naprawdę widzimy dzięki mezonom” - mówi prof. Tomasz Matulewicz (IFD FUW).
Kaony byłyby świetnymi nośnikami informacji o zjawiskach we wnętrzu jądra atomowego gdyby nie fakt, że mogą powstawać także w próżni, poza jądrem. W zderzeniach ciężkich jąder może bowiem dojść do emisji pewnej cząstki (mezonu fi), która dość często rozpada się na kaony. Oznacza to, że w strumieniu mezonów K, rejestrowanym przez detektory, tylko część cząstek niesie naprawdę wartościową informację o samym jądrze atomowym, podczas gdy część nigdy nie miała z nim nic wspólnego.
„Sytuacja trochę przypomina to, co dzieje się w prima aprilis" - porównuje dr Piotr Gasik (FUW, obecnie Wydział Fizyki Uniwersytetu Technicznego w Monachium). Opowiada, że jeśli 1 kwietnia uwierzymy w jakieś wyssane z palca doniesienie prasowe, to wyciągniemy wnioski rozmijające się z prawdą. "Stajemy się wtedy nieufni i zaczynamy poddać w wątpliwość także rzeczywiste doniesienia. Problem z mezonami K polegał na tym, że w prima aprilis bawiły się z nami cały czas” - porównał.
Aby rozstrzygnąć, skąd pochodzą mezony K rejestrowane w zderzeniach ciężkich jąder atomowych, w ośrodku jądrowym GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH w Darmstadt przeprowadzono w minionych latach serie pomiarów z użyciem detektora FOPI, skonstruowanego przy istotnym udziale fizyków z IFD FUW.
Okazało się, że niemal co czwarty kaon (ok. 22 proc.) nie ma nic wspólnego z jądrem atomowym! Mało tego, liczba kaonów spoza jądra zmienia się w zależności od energii mezonów.
Uwzględnione w kolejnych modelach teoretycznych, wyniki analiz fizyków z IFD FUW pomogą znacznie lepiej zrozumieć zjawiska zachodzące w trakcie zderzeń jąder atomowych i dokładniej interpretować dane zebrane przez detektory cząstek.
Co ciekawe, wyniki mają także znaczenie dla astronomów badających gwiazdy neutronowe - naukowcy zastanawiają się, czy największe spośród tych gwiazd składają się nie tylko z neutronów, ale też z dużej liczby protonów i mezonów K.
Badania fizyków z IFD FUW nad emisją mezonów z jąder atomowych sfinansowano z polskich (MNiSW) i europejskich programów badawczych.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
Przeczytaj więcej: 
