Zasady fizyki podważone: Kwarki łamią prawa symetrii ładunku

Najnowsze odkrycia naukowców z Mississippi State University rzucają nowe światło na fundamentalne zasady rządzące naszym wszechświatem. Badacze, pod kierownictwem profesora fizyki Dipangkara Dutty, przeprowadzili przełomowe eksperymenty, które wykazały, że kwarki - podstawowe składniki materii - czasami zachowują się w sposób nieprzewidywalny, łamiąc dotychczas uznawane prawa symetrii.

W swojej publikacji na łamach Physical Letters B naukowcy wyjaśniają, jak zadziwiające okazało się zachowanie kwarków: górnego i dolnego. W oparciu o te obserwacje doszli do wniosku, że symetria ładunku wcale nie musi być zachowana za każdym razem, co jest przełomowym doniesieniem w świecie fizyki kwantowej.

Przez stulecia naukowcy traktowali symetrię jako fundament zrozumienia wszechświata. Nowe odkrycia pokazują jednak, że rzeczywistość na poziomie subatomowym jest znacznie bardziej skomplikowana. Eksperymenty przeprowadzone w Narodowym Laboratorium Akceleratorów Thomasa Jeffersona ujawniły, że kwarki - najmniejsze znane składniki materii - czasami nie zachowują się zgodnie z przewidywaniami teoretycznymi.

Profesor Dutta zauważa, że podstawowe założenia dotyczące symetrii znacznie upraszczają analizy w fizyce, jednak te symetrie nie były dotąd testowane z wystarczającą precyzją. Dopiero najnowsze wyniki pokazują, kiedy symetrie pozostają ważne, a kiedy wymagają pewnych korekt. To odkrycie ma głębokie implikacje dla naszego rozumienia sił wiążących materię.

Eksperymenty polegały na bombardowaniu protonów wysokoenergetycznymi elektronami. Naukowcy zaobserwowali, że kwarki górny i dolny, będące składnikami protonów, niekiedy rozdzielają się i łączą ponownie w nierównomierny sposób. Ta asymetria przeczy długo utrzymywanym przekonaniom o symetrii w fizyce jądrowej.

W badaniach uczestniczyli również doktoranci Mississippi State University, w tym Hem Bhatt, Deepak Bhetuwal i Abishek Karki, a także naukowcy z 25 instytucji z całego świata. Praca zespołowa była kluczowa dla uzyskania tych przełomowych wyników.

"Obserwacje te otwierają nowy rozdział w naszym rozumieniu budowy materii" - podkreśla profesor Dutta. "Złamanie symetrii między kwarkami górnym i dolnym może mieć fundamentalne znaczenie dla naszego modelu oddziaływań jądrowych i elektromagnetycznych."

Badania te stanowią część większego obrazu, w którym naukowcy starają się zrozumieć, jak zachowują się najmniejsze składniki materii. Wyniki eksperymentów mogą mieć wpływ na przyszłe badania i interpretacje zachowania kwarków oraz struktury materii. Co więcej, mogą również prowadzić do odkrycia nowych, subtelniejszych symetrii, potencjalnie ujawniając więcej informacji o wewnętrznym działaniu protonów i neutronów - cząstek tworzących jądro każdego atomu.

Odkrycie to dołącza do rosnącego zbioru wiedzy naukowej, która napędza przełomy w energetyce, technologii, medycynie i wielu innych dziedzinach. Pokazuje również, jak ważne jest ciągłe kwestionowanie i testowanie nawet najbardziej podstawowych założeń naukowych.