International Physics Masterclasses

Výzkum na LHC

LHC je největší a nejvýkonnější urychlovač částic na světě. Byl vybudován, aby prozkoumal neznámé oblasti za hranicemi standardního modelu. I přes obrovský úspěch, s jakým vysvětluje stavební prvky a základní síly našeho vesmíru, a úžasný souhlas jeho předpovědí s experimenty není standardní model úplnou teorií a nedává odpověď na všechny otázky. Experimenty na LHC mohou přinést řešení některých otevřených problémů, jako jak získávají základní částice hmotnost nebo proč je ve vesmíru víc hmoty než antihmoty.

Během počáteční fáze činnosti LHC fyzikové soustředili pozornost na známé částice. Většina z nich byla úspěšně znovuobjevena během pouhých pár týdnů. Jde například o vázané stavy těžkých kvarků a antikvarků c a b (charmonium a bottomonium, původně objevené v letech 1974 a 1977), ještě těžší kvark t neboli top-kvark, který netvoří vázané stavy a byl objeven v roce 1995, jakož i bosony W a Z objevené v CERN v roce 1983. Pokud mají být v protonových srážkách objeveny nové částice, je třeba v experimentech bezpodmínečně a jednoznačně rozpoznat a určit ty známé. To představuje pro fyziky velkou výzvu a zahrnuje někdy téměř detektivní práci. Jakmile se to však podařilo, pozorování známých částic umožnilo nejen potvrdit předchozí výsledky, ale také zjistit, jak vypadá známá fyzika při nových a mnohem vyšších energiích na LHC. A to je jedním z klíčů k objevům nových fyzikálních jevů!

V naší úloze se zabýváme bosonem Z, jednou z částic zprostředkujících slabé interakce. Nové pozorování Z na LHC umožňuje získat poznatky o fyzice při takto vysokých energiích a lze jen doufat, že tato cesta povede k odhalení nových a vzrušujících tajemství přírody.