Foto: AI/ScienceDaily.com

Úvod do objevu

V kolizích na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v CERNu, které jsou teplejší než jádro Slunce o ohromující míru, vědci konečně vyřešili dlouholetou záhadu: jak mohou vůbec existovat jemné částice jako deuterony a jejich antimateriální dvojčata. Místo toho, aby se tvořily v počátečním chaosu, tyto křehké jádra se rodí později, když ohnivá koule ochladne, z rozpadu ultra-krátkodobých, vysoce energetických částic.

Autor původního článku: Technical University of Munich (TUM)

Nové poznatky o silné interakci

Fyzici objevili, že křehká atomová jádra v CERNu nepřežívají extrémní teplo – tvoří se později, když se věci ochladí. Tento průlom vysvětluje většinu pozorovaných deuteronů a mohl by pomoci dešifrovat signály kosmických paprsků a stopy temné hmoty. Vědci nyní objasnili, jak se deuterony tvoří za extrémních podmínek. Protony a neutrony potřebné k vytvoření těchto malých jader jsou uvolněny, když extrémně krátkodobé, vysoce energetické částicové stavy rozpadají (takzvané rezonance). Jakmile jsou uvolněny, částice se mohou spojit a vytvořit deuterony. Stejný proces také vysvětluje, jak se produkují antideuterony, vyrobené z antimaterie. Tyto výsledky byly publikovány v časopise Nature.

CERN a Velký hadronový urychlovač

CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) je největším světovým centrem pro výzkum částicové fyziky. Nachází se poblíž Ženevy na hranici mezi Švýcarskem a Francií a je domovem LHC, 27-kilometrového podzemního kruhového urychlovače. Uvnitř LHC jsou protony sráženy téměř rychlostí světla. Tyto kolize znovu vytvářejí podmínky podobné těm krátce po Velkém třesku, dosahující teplot a energií, které dnes nikde jinde nenajdeme. To umožňuje vědcům studovat hmotu na její nejzákladnější úrovni a testovat základní zákony přírody.

ALICE a zrození hmoty

Jedním z klíčových experimentů LHC je ALICE (A Large Ion Collider Experiment), který se zaměřuje na pochopení silné interakce, která drží atomová jádra pohromadě. ALICE funguje jako obrovská kamera, schopná sledovat a rekonstruovat až 2000 částic produkovaných v jedné kolizi. Tímto způsobem se vědci snaží znovu vytvořit nejranější okamžiky vesmíru a zjistit, jak se horká směs kvarků a gluonů nakonec formovala do stabilních atomových jader a nakonec do veškeré hmoty.

Zkoumání kosmických počátků a základních sil

ORIGINS Cluster of Excellence studuje, jak vesmír a jeho struktury vznikly, od galaxií a hvězd po planety a základní složky života. Jeho výzkum sleduje cestu od nejmenších částic v raném vesmíru k vývoji biologických systémů. To zahrnuje hledání prostředí, která by mohla podporovat život mimo Zemi, a získávání hlubšího pohledu na temnou hmotu. V květnu 2025 byla schválena druhá fáze financování pro ORIGINS, navržená TUM a Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), v rámci německé strategie excelence. Spolupracující výzkumné centrum ‚Neutrina a temná hmota v astro- a částicové fyzice‘ (SFB 1258) se soustředí na základní fyzikální otázky, s důrazem na slabou interakci, jednu ze čtyř základních sil přírody. Třetí období financování SFB1258 začalo v lednu 2025.