Pragnąc poznać tajemnice mikroświata, automatycznie kierujemy swój wzrok i myśli ku LHC. Jednak poza Genewą też się robi nauka, czego najlepszym przykładem jest ambitny eksperyment HADES.

Nie ma innych obser­wo­wal­nych zdarzeń, które mogłyby dostar­czyć nam równie bogatego zbioru infor­ma­cji.

Tetyana Galatyuk

Darmstadt – Miasto nauki

Za naszą zachod­nią granicą, opodal Frank­furtu nad Menem, znajduje się urokliwa miej­sco­wość nazywana przez samych Niemców Wis­sen­scha­fts­stadt, czyli Miastem nauki. Jest to tytuł w pełni zasłu­żony, bowiem w Darm­stadt (jak brzmi praw­dziwa nazwa) mieści się zarówno jeden z ośrodków euro­pej­skiego prze­my­słu kosmicz­nego, jak i drugi co do wiel­ko­ści, obok genew­skiego CERN-u, plac zabaw dla fizyków wysokich energii. Mowa o GSI, czyli Insty­tu­cie Badań Ciężkich Jonów.

Jeśli nazwa GSI nigdy nie obiła się wam o uszy, nie powin­ni­ście robić sobie z tego powodu wyrzutów. Badania egzo­tycz­nych cząstek ele­men­tar­nych nigdy nie należały do szcze­gól­nie medial­nych, a jeśli nawet, to od lat całą uwagę świata skupia na sobie Wielki Zderzacz Hadronów. Jednak na CERN-ie świat się nie kończy, a fizycy z Darm­stadt mają do dys­po­zy­cji kilka całkiem inte­re­su­ją­cych zabawek. Wśród nich własny akce­le­ra­tor liniowy UNILAC, akce­le­ra­tor cykliczny SIS-18 (trwa budowa więk­szego SIS-100), potężne lasery NHELIX oraz PHELIX, i wreszcie detektor HADES.

Co tam w HADES-ie?

Jak wskazuje sama nazwa, Instytut Badań Ciężkich Jonów to labo­ra­to­rium zaj­mu­jące się zgłę­bia­niem tajemnic struk­tury materii, poprzez prze­pro­wa­dza­nie eks­pe­ry­men­tów na ciężkich jonach, głównie złota lub srebra. Z kolei sam detektor HADES (High Accep­tance Die­lec­tron Spec­tro­me­ter) to wiel­gachny i skom­pli­ko­wany instru­ment, będący w rze­czy­wi­sto­ści zbiorem pomniej­szych detek­to­rów, elek­tro­ma­gne­sów, komór dry­fo­wych i innych modułów, jakich raczej nie spo­tka­cie roz­bra­ja­jąc odku­rzacz. Do tego wszyst­kiego, podobnie jak w CERN-ie, dochodzi zaawan­so­wany system selekcji zdarzeń, odsie­wa­jący tera­bajty danych i pozo­sta­wia­jący tylko ślady ściśle okre­ślo­nych typów rozpadów cząstek.

Ale żeby lepiej uchwycić istotę badań pro­wa­dzo­nych w GSI, musimy zrobić sobie krótkie przy­po­mnie­nie z podstaw modelu stan­dar­do­wego.

Mezony i bariony

Inte­re­so­wać nas będą przede wszyst­kim dwie rodziny cząstek: leptony oraz hadrony. Repre­zen­tan­tem tych pierw­szych jest obecny we wszyst­kich atomach elektron – lekki, żwawy i pozba­wiony wewnętrz­nej głębi. Z hadro­nami rzecz ma się zgoła inaczej. Są nie­po­rów­ny­wal­nie masyw­niej­sze, a ich wnętrza to istny kwantowy poligon. W naj­prost­szym ujęciu mogą się one składać z dwóch (wtedy mówimy o mezonach) albo trzech (wtedy to bariony) mniej­szych cegiełek nazy­wa­nych kwarkami. Przy­kła­dem takich barionów są świetnie wam znane protony, zbu­do­wane z dwóch kwarków górnych i jednego dolnego, oraz neutrony będące zgru­po­wa­niem dwóch kwarków dolnych z jednym górnym. Ambaras polega na tym, że istnieje cała paleta kwarków, które są zdolne do kom­po­no­wa­nia prze­róż­nych kon­fi­gu­ra­cji, co oznacza wysyp całej mena­że­rii barwnych mezonów i barionów.

Więk­szość z nich ginie w mgnieniu oka i z punktu widzenia laika zdaje się nie mieć prak­tycz­nego zna­cze­nia. Jednakże obser­wo­wa­nie ich inte­rak­cji, tego co wypra­wiają kwarki w różnych sytu­acjach oraz rozpadów nie­ty­po­wych hadronów, pozo­staje naj­cen­niej­szym źródłem infor­ma­cji o zasadach funk­cjo­no­wa­nia mikro­świata. Właśnie tego rodzaju bada­niami, z naci­skiem na pozna­wa­nie coraz bardziej eks­tre­mal­nych stanów materii, zajmuje się 200-osobowy zespół z Darm­stadt.

Kanały dileptonowe

Poznanie masy nie­trwa­łych cząstek oraz ich cha­rak­te­ry­styki, naj­czę­ściej nie jest możliwe na żaden prosty, bez­po­średni sposób. Dlatego zarówno detek­tory dzia­ła­jące przy LHC, jak i spek­tro­metr HADES, nie skupiają się dajmy na to, na kon­kret­nym mezonie, lecz na tym co z niego wypadnie. Fachowcy mówią w tym przy­padku o kanałach rozpadu. Jako, że (na całe szczę­ście) natura rządzi się ściśle okre­ślo­nymi prawami, z uchwy­co­nego kanału możemy śmiało dedu­ko­wać wła­ści­wo­ści obiektu naszego zain­te­re­so­wa­nia.

A teraz konkrety. Dla zespołu obsłu­gu­ją­cego eks­pe­ry­ment HADES, naj­bar­dziej pożądane są kanały dilep­to­nowe, to jest takie, w których z roz­trza­ska­nej cząstki wyła­niają się dwa leptony. W praktyce są to prze­waż­nie pary elektron-pozyton (e-e+). Dlaczego są one tak war­to­ściowe? Jak wspo­mnia­łem, wnętrza mezonów i barionów to naprawdę cha­otyczne i tętniące aktyw­no­ścią miejsca. Kwarkom nie­ustan­nie towa­rzy­szy ławica pomniej­szych cząstek trzy­ma­ją­cych cały mecha­nizm na krótkiej smyczy, znanej pod postacią oddzia­ły­wa­nia silnego (odpo­wia­dają za to gluony oraz wir­tu­alne mezony pi). W momencie roz­kwa­sza­nia mezonów lub barionów dochodzi więc do erupcji, a sza­le­jące w jej centrum oddzia­ły­wa­nie silne tworzy nie­zno­śny szum unie­moż­li­wia­jący wyło­wie­nie kon­kret­nych, przy­dat­nych danych.

Tu na scenę wkra­czają nie­po­zorne leptony. Gdybyśmy porów­nali cały ten proces do kolizji samo­lo­tów, elek­trony i pozytony peł­ni­łyby rolę czarnych skrzynek, które wychodzą z eks­plo­zji bez szwanku. Dzieje się tak dlatego, że w odróż­nie­niu od kwarków, oddzia­ły­wa­nie silne nie robi na nich żadnego wrażenia. W ten sposób, pośred­nio, otrzy­mu­jemy nie­na­ru­szony komplet infor­ma­cji pocho­dzą­cych z samego centrum kwan­to­wej kata­strofy.

Złote mezony rho

Naj­lep­szy przykład udanego badania prze­pro­wa­dzo­nego w HADES-ie otrzy­ma­li­śmy w lipcu tego roku. Fizycy zderzyli ze sobą ciężkie jądra atomów złota, roz­pę­dzone do około 90% pręd­ko­ści światła, dopro­wa­dza­jąc do powsta­nia mikro­sko­po­wego fire­balla. (Swoją drogą, zauwa­ży­cie, że w więk­szo­ści tego rodzaju eks­pe­ry­men­tów zderzamy w akce­le­ra­to­rach mniejsze obiekty, np. samotne protony. Wyróż­ni­kiem doświad­czeń prze­pro­wa­dza­nych w Darm­stadt jest właśnie ope­ro­wa­nie na całych jądrach, w dodatku jądrach masyw­nych). Z zebra­nych danych wynikało, że jako pierwsze z kolizji jąder wyłoniły się mezony ρ (to nie litera “p”, lecz greckie rho). Nie są to szcze­gól­nie pory­wa­jące obiekty. Podobnie do mezonów pi (pionów) składają się z par kwark-anty­kwark i są mocno nie­trwałe. Różnica spro­wa­dza się do faktu, że w odróż­nie­niu od swoich kuzynów, cząstki rho posia­dają spin (moment obrotowy) różny od zera, a ich żywot jest jeszcze krótszy i rzadko wykracza ponad 10-24 sekundy. Tego rodzaju byty są tak ulotne, że często traktuje się je nawet nie w kate­go­rii peł­no­praw­nych cząstek, lecz swo­istych stanów przej­ścio­wych, czy też rezo­nan­sów.

Te kon­kretne rezo­nansy reje­stro­wano już wcze­śniej, ale ostatnie eks­pe­ry­menty przed­sta­wiły nam ich oblicze w nowym kon­tek­ście. Ośrodek powstały po kolizji – czyli nasz fireball – okazał się wpływać na wła­ści­wo­ści wypa­da­ją­cych z niego odłamków. Rozkład masy mezonów był szerszy, a czas życia nieco dłuższy niż zazwy­czaj. Kwantowe pie­kiełko w niejaki sposób dopro­wa­dziło do rozmycia poszcze­gól­nych liczb i wartości.

Na mar­gi­ne­sie: Cząstki zmie­niają masę?
Portale infor­ma­cyjne szeroko roz­pra­wiały o powyż­szym doświad­cze­niu, rzecz jasna wycią­ga­jąc nie­wła­ściwe wnioski i zwra­ca­jąc uwagę nie na to, co trzeba. W notkach pra­so­wych prze­czy­tamy m.in. o tym, jakoby “udo­wod­niono, że cząstki zmie­niają masę”, czy też “zaob­ser­wo­wano masywne fotony”. Wynika to z nie­zro­zu­mie­nia sub­tel­no­ści kwan­to­wych reguł. W skali sub­a­to­mo­wej poważną rolę pełnią fluk­tu­acje zwane cząst­kami wir­tu­al­nymi. Poja­wiają się spon­ta­nicz­nie, poży­cza­jąc energię z samej próżni, ale potrafią nieźle naroz­ra­biać. Fizycy wiedzą o tym zjawisku od dawna, toteż ślady bytności wir­tu­al­nych fotonów czy wir­tu­al­nych mezonów, same w sobie nie są niczym zaska­ku­ją­cym. Z kolei pisanie o “masyw­nych fotonach” to nad­in­ter­pre­ta­cja faktu, że same kwanty światła posia­dają poten­cjał umoż­li­wia­jący wykre­owa­nie cząstek takich jak para elektron-pozyton – rze­czy­wi­ście w masę wypo­sa­żo­nych. To również żadna sensacja.

Całą tę historię wyszep­tały fizykom pary elektron-pozyton. Skąd się wzięły? Ginąc, mezony ρ pozo­sta­wiają po sobie ślad w formie drobnego błysku światła. W tym ener­ge­tycz­nym oceanie fotonów dochodzi do spon­ta­nicz­nej kreacji par elektron-pozyton, o zde­ter­mi­no­wa­nych wcze­śniej wła­ści­wo­ściach.

Wygląda to zawile, lecz skom­pli­ko­wane rozpady stanowią dla fizyków wysokich energii chleb powszechni. War­to­ściowe infor­ma­cje tkwią w szcze­gó­łach takich zdarzeń. W tym przy­padku rozkład spek­tralny zare­je­stro­wa­nych leptonów wykazał, iż podczas zde­rze­nia jąder atomów osią­gnięto stan materii o poziomie gęstości zbli­żo­nym do tej jaka buduje… gwiazdy neu­tro­nowe. Jeśli nie pamię­ta­cie – gwiazdy neu­tro­nowe to nie­ty­powe ciała nie­bie­skie, powsta­jące w kolap­sach masyw­nych gwiazd, choć nie na tyle masyw­nych aby zdołały ufor­mo­wać czarną dziurę. Przy rela­tyw­nie nie­wiel­kiej energii fire­balla wyno­szą­cej 70 MeV, badacze dostali pokaz tego co dzieje się, gdy protony i neutrony zaczy­nają włazić na siebie, zmie­nia­jąc nawzajem swoje wła­ści­wo­ści i tracąc toż­sa­mość. Z przy­mru­że­niem oka można powie­dzieć, że badacze z Darm­stadt jako pierwsi otrzy­mali szansę zbadania materii pulsara. I to nie ruszając się z Ziemi.

Teoria głosi, że przy odpo­wied­nim ścisku i energii, kwarki oraz gluony mogą cał­ko­wi­cie uwolnić się ze swoich więzień i poznać cał­ko­witą wolność, w ramach jed­no­li­tej zupy kwarkowo-glu­ono­wej. Tego stanu jak dotąd nie udało nam się osiągnąć, ale krok po kroku…

Literatura uzupełniająca:
Probing dense baryon-rich matter with virtual photons, [online: www.nature.com/articles/s41567-019‑0583-8];
C. Wood, Physicists Peer Inside a Fireball of Quantum Matter, [online: www.quantamagazine.org/physicists-peer-inside-a-fireball-of-quantum-matter-20190730/];
M. Wiśniowski, Pomiar produkcji mezonów π0/η w reakcji p+p przy energii 2.2GeV za pomocą spektrometru HADES, [online: https://hades.gsi.de/sites/default/files/web/media/documents/thesis/PhD/Phd_Marcin_Wisniowski.pdf];
A. Dzierba, Na tropie egzotycznych hadronów, “Postępy fizyki” tom 56, z. 1, rok 2005.

  • Kamil

    Nie wiem dlaczego teraz mnie natchnęło, ale czy jest zacho­wana zasada ładunku dla mezonów? Zasad­ni­czo kwarki mają ładunek ułamkowy.

    • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Żeby było zabaw­niej mezony tak naprawdę prawie zawsze wystę­pują w trzech wersjach, zależ­nych właśnie od ładunku: mamy np. piony+, piony- i piony0. Wszystko zależy od kon­fi­gu­ra­cji, bo rze­czy­wi­ście mamy kwarki, którym dla uprosz­cze­nia przy­pi­su­jemy ułamki i mogą mieć ładunki typu 1/3 czy 2/3. Przy­kła­dowo, przy mezonie π+ mamy parę kwark górny z ładun­kiem 2/3 i anty­kwark dolny 1/3, co razem daje ładunek +1.

      • Oskar Skalski

        Takie pytanie o mezony, w przy­padku protonu mamy problem, ze spinem, bo naukowcy wyli­czyli, że spin nie bierze się z sumy spinów kwarków, czy ten problem wystę­puje też w przy­padku mezonów? Może to głupie pytanie ale jestem laikiem trochę w tej kwestii.

  • Teresa

    A ja mam pytanie, czy jeśli np. w LHC są zderzane cząstki, to od czego zależy na co dana cząstka się roz­pad­nie, czy w ogóle są jakieś zasady, że przy­kła­dowo dajmy na to kon­kretny proton roz­pad­nie się akurat na mezony, czy w zależ­no­ści od warunków roz­pad­nie się na coś zupełnie innego i czy w kon­kret­nych, okre­ślo­nych warun­kach zawsze będzie się tak samo rozpadał, czy zrobi jak to w świecie kwan­to­wym bywa co zechce.

    • Jakub Adamczyk

      Są różne moż­li­wo­ści rozpadu i jest na okre­ślone moż­li­wo­ści okre­ślone praw­do­po­do­bień­stwo.

    • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Tereso odpo­wiedź jest dwojaka. Z jednej strony fizycy prze­wi­dują z całkiem niezłą precyzją co powinno wypaść z danej kolizji, a z drugiej jest wiele zmien­nych. Poza energię zna­cze­nie ma kąt zde­rze­nia jak i to co zderzamy. Właśnie w HADES kon­fron­tuje się ze sobą jądra ciężkich atomów, bo wyniki ich zderzeń mogą być inne niż w przy­padku samot­nych protonów.

      Poza tym, tak jak napisał Jakub, w mikro­świe­cie zawsze mamy kwestię praw­do­po­do­bień­stwa. Jeśli jesteś ciekawa to odsyłam do kon­kret­nego przy­kładu doty­czą­cego bozonu Higgsa, jaki opi­sy­wa­łem w tamtym roku: https://www.kwantowo.pl/2018/09/03/pekniety-bozon-o-czastce-higgsa-i-jej-rozpadach/ Okazuje się, że higgson w około 60% rozpada się na kwarki niskie, ale od czasu do czasu może po sobie pozo­sta­wić również inne kwarki, leptony lub fotony. Urok mecha­niki kwan­to­wej. 🙂

    • Michał Skichał

      To ja jeszcze dodam, od innej strony, że dużo zależy też od energii, z jaką cząstki się rozpędzi i zderzy. Fizycy ponoć roz­róż­niają przy tej okazji trzy stany ener­ge­tyczne: niski, umiar­ko­wany i wysoki. Ta sama “materia” w koli­zjach o różnych ener­giach zacho­wuje się nieco inaczej.

  • Maciej Pod­stawka
    • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Nie, nie. Mowa o stanie jaki zaist­niał tuż po wielkim wybuchu, w erze kwar­ko­wej około 10^-12 sekundy.

  • Michał Skichał

    Ha ha fak­tycz­nie w pod­lin­ko­wa­nym powyżej artykule możemy prze­czy­tać, co nastę­puje:

    Kilka miesięcy temu zaob­ser­wo­wali potężne roz­bły­ski pro­mie­nio­wa­nia pod­czer­wo­nego, które wydo­by­wały się wprost z czarnej dziury. Były na tyle silne, że przebiły się poza jej tzw. horyzont zdarzeń — jedno z naj­bar­dziej fra­pu­ją­cych zjawisk w kosmosie.

    Autor tego pociesz­nego sfor­mu­ło­wa­nia defi­niuje horyzont zdarzeń jako błonę prze­pusz­cza­jącą tylko w jednym kierunku. Skoro nie uści­ślono, co ma być prze­pusz­czane, to możemy domyślać się, że wszystko. A więc i światło. A w związku z tym, autor sam sobie przeczy na gruncie samej tylko logiki zdań: skoro z defi­ni­cji horyzont zdarzeń prze­pusz­cza światło wyłącz­nie w kierunku do wnętrza, to jakim cudem ktoś nagle zaob­ser­wo­wał, że horyzont prze­pu­ścił światło w kierunku z wnętrza na zewnątrz?

    Co ciekawe, autor tego pociesz­nego zdania linkuje też źródła tych „rewe­la­cji”. Oczy­wi­ście nie ma co szukać w tych źródłach, że naukowcy fak­tycz­nie mieli zaob­ser­wo­wać emisję światła z wnętrza czarnej dziury, bo jest to totalna bzdura. Zatem autor nie tylko sam sobie przeczy na poziomie logiki kolej­nych zdań, ale do tekstu załącza biblio­gra­fię, czy raczej lite­ra­turę cytowaną, z jakiej wynika… że jego opis cyto­wa­nych badań to kom­pletna bzdura.

    Owszem, w tekstach nauko­wych można czasem spotkać, jak badacze piszą o emisji pro­mie­nio­wa­nia z galak­tyki / mgławicy / chmury gazu / czarnej dziury… Jest to uprosz­cze­nie, ale nie­ko­niecz­nie dotyczy ono przy­czyny emisji pro­mie­nio­wa­nia, ile loka­li­za­cji. Astronom, kiedy pisze, że zaob­ser­wo­wał błysk pro­mie­nio­wa­nia z czarnej dziury, tak naprawdę ma na myśli, że zaob­ser­wo­wał błysk pro­mie­nio­wa­nia w loka­li­za­cji o takich to a takich współ­rzęd­nych reak­tan­cji i dekli­na­cji, która to loka­li­za­cja z grubsza pokrywa się z loka­li­za­cją innego, stałego obiektu, takiej to a takiej czarnej dziury i naj­pew­niej zaob­ser­wo­wany błysk pro­mie­nio­wa­nia ma coś wspól­nego z tymże obiektem. A co ma wspól­nego jedno z drugim? No cóż, trzeba prze­czy­tać kilka kolej­nych zdań napi­sa­nych przez tegoż astro­noma! Nic prost­szego. Do tego nie trzeba wiedzy naukowej, ale uważnego czytania z tzw. rozu­mie­niem. Coś, czego podobno Polacy nie potrafią i czego potrzeba nauczać ich w szkołach, choć nikt tego jeszcze nie wdrożył do systemu edukacji. A szkoda.

    Jednym ze źródeł wiedzy, na jakiej oparł się autor tekstu, jest inny popu­lar­no­nau­kowy artykuł opi­su­jący te same obser­wa­cje astro­no­miczne, tylko zamiesz­czony w anglo­ję­zycz­nym serwisie gizmodo. (Autor sam się na ten anglo­ję­zyczny tekst powołuje i zamiesz­cza do niego bez­po­średni link w swym tekście). Pozwolę sobie jeszcze raz zacy­to­wać autora, jak defi­niuje horyzont zdarzeń. Pisze mia­no­wi­cie tak: „Jest to, mówiąc obrazowo i w dużym skrócie, sfera wokół A-gwiazdy… ” i dalej podaje defi­ni­cję, jaką już przy­to­czy­łem wcze­śniej. Chciał­bym tutaj zwróć uwagę na coś innego, na tą nie­szczę­sną A-gwiazdę. Podej­rze­wam, że więk­szość dzieci wie, że horyzont zdarzeń wiąże się z czarną dziurą. Te pojęcia tak się spo­pu­la­ry­zo­wały w potocz­nym myśleniu, gdzie star trek i pulsary stają się ikoną popkul­tury, że są chyba nie­od­łączne w myśleniu intu­icyj­nym laika. Zresztą cały kontekst kry­ty­ko­wa­nego tutaj artykułu krzyczy, że tak właśnie jest, że horyzont i czarna się ze sobą łączą — nie wydaje mi się, aby wielka wiedza z fizyki była tu potrzebna. Skoro zatem horyzont zdarzeń ma otaczać czarną dziurę, skąd nie­spo­dzie­wa­nie otacza on jakąś A-gwiazdę? Co to w ogóle jest? Czy to jakaś pomyłka? Np. nie­zau­wa­żone przez nikogo, nie­in­ten­cjo­nalne wkle­je­nie jakiejś przy­pad­ko­wej zawar­to­ści schowka w sensowny tekst? Niestety nie. Niedługo później owa tajem­ni­cza A-gwiazda znowu się pojawia, tym razem jako źródło roz­bły­sków pro­mie­nio­wa­nia. Zatem skąd ten osobnik, który popełnił tenże wielce naukowy tekst, wziął te tajem­ni­czy A-gwiazdy, bły­ska­jące astro­no­mom pod­czer­wie­nią w oczy i otoczone bło­nia­stym hory­zon­tem zdarzeń? Aby zro­zu­mieć „co poeta miał na myśli”, trzeba sięgnąć po ten anglo­ję­zyczny tekst na gizmodo.com:

    The Milky Way features a black hole that’s 4 million times the mass of the Sun, called Sagit­ta­rius A* (pro­no­un­ced A-star).

    Dla tych, co nie znają tego języka, prze­kła­dam: Droga Mleczna zawiera czarną dziurę 4 miliony razy masyw­niej­szą niż Słońce, nazywaną Sagit­ta­rius A* (co wyma­wiamy jako A z gwiazdką).

    Dopiero teraz wszystko staje się jasne, nie­praw­daż?

    A tak na mar­gi­ne­sie, co takiego zaob­ser­wo­wano? Skąd miał pocho­dzić błysk pod­czer­wieni, sil­niej­szy niż inne tego typu dotych­czas zaob­ser­wo­wane, jeśli nie z samych czeluści oso­bli­wo­ści? No cóż, No cóż, łatwo się tego dowie­dzieć, bowiem autor tego nie­szczę­snego tekstu linkuje nawet ory­gi­nalne donie­sie­nie z obser­wa­cji astro­no­micz­nych, preprint artykułu nauko­wego z serwisu arXiv (oczy­wi­ście anglo­ję­zyczny). Wystar­czy prze­czy­tać abstract tego artykułu. Krótko mówiąc, wystar­czy prze­czy­tać tych kilka kolej­nych zdań, jakie astro­no­mo­wie napisali już po tym, kiedy oświad­czyli o pomiarze pro­mie­nio­wa­nia z czarnej dziury. Otóż naukowcy podej­rze­wają, iż ów jasny rozbłysk pro­mie­nio­wa­nia pod­czer­wo­nego mógł być echem poży­wie­nia się przez czarną dziurę kawał­kiem pobli­skiej gwiazdy. Możliwe — tak przy­pusz­czają astro­no­mo­wie — że akurat pasa­żu­jąca (czyli prze­cho­dząca w pobliżu super­ma­syw­nego Sgr A*) gwiazda S0-2, na skutek sił pły­wo­wych oddała część swej materii na dysk akre­cyjny wokół czarnej dziury. Wokół Sgr A* kręci się wiele gwiazd, nazy­wa­nych literką S po której nastę­pują cyfry. Mają one elip­tyczne orbity i na jednym krańcu są daleko od czarnej, na innym zaś są blisko czarnej, gdzie tor ich lotu się nieco desta­bi­li­zuje, zatem ocze­ku­jemy, że to całkiem praw­do­po­dobne, że akurat przy miliardk­tó­rymś tam prze­lo­cie w pobliżu czarnej dziury gwiazda podleci akurat za blisko…

    Autorzy tego artykułu podają też alter­na­tyw­nie inny obiekt, aniżeli wspo­mniana gwiazda, który mógł się przy­czy­nić do podob­nego zjawiska, koń­czą­cego się emisją silnego stru­mie­nia pod­czer­wieni. Ale to już inna sprawa. O ile w XX wiecznej nauce stan­dar­dem było mieć na wejściu hipotezy, a na wyjściu obser­wa­cje (badania, eks­pe­ry­menty), które potwier­dzają bądź zaprze­czają hipo­te­zom, tak we współ­cze­snej astro­no­mii i astro­fi­zyce mamy na odwrót. Na wejściu mamy obser­wa­cję, a w punkcie końcowym, jako wyja­śnie­nia tych obser­wa­cji, mamy hipotezy (czyli, kolo­kwial­nie mówiąc, zga­dy­wanki). Jak ktoś się naczytał ostatnio modnego Pod­lew­skiego, gdzie w czarnej dziurze mieszka jakiś ni to kosmita, ni to byt magiczny, Blady Król, to i pewnie można by do tych hipotez dopisać i taką, że czarna dziura sama świeci, niczym wielki kosmiczny sygna­li­za­tor świetlny.

    W każdym razie, czytanie takich bzdur, jak ów arty­ku­lik (pol­sko­ję­zyczny) i moż­li­wość prze­śle­dze­nia, jak one powstają, skąd się biorą w nich A-gwiazdy i jakie jest rozu­mie­nie zagad­nień, za jakich pisanie bierze się pie­nią­dze, jest nie­zmier­nie żenu­ją­cym i obrzy­dli­wym dozna­niem.

    • Jaerk

      Tak jak długa była odpo­wiedź na moje pytanie (szok;-), tak krótka będzie moja: dziękuję za wyczer­pa­nie tematu.

      • Michał Skichał

        Miałem napisać krótko, ale odkrycie A-gwiazdy zmieniło wszystko.

      • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

        Odpo­wie­dzia­łeś tak wyczer­pu­jąco, że nawet nie chciałem się wcinać. 🙂

  • m

    Pytanie z innej beczki — o pro­mie­nio­wa­nie Hawkinga.
    Dlaczego zakła­damy że z dwóch cząstek do czarnej dziury wpadnie akurat ta o “energii ujemnej”?
    Czy raczej połowa cząstek wpa­da­ją­cych do czarnej dziury nie powinna być ujemna a połowa dodania — a co za tym idzie pro­mie­nio­wa­nie suma­ryczne nie powinno być równe zero?

    • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Mamy do czy­nie­nia z parą cząstek wir­tu­al­nych, z których obie dys­po­nują energią “poży­czoną” od próżni. Gdy jedna z nich dostanie się za horyzont zdarzeń — obojętne która — staje się ona cząstką realną. Oczy­wi­ście mamy zasadę zacho­wa­nia energii, więc cząstka nie może pojawić się we wszech­świe­cie ot tak znikąd — dzieje się to kosztem masy czarnej dziury.

      Mówiąc krócej, nie ma tu żadnej energii ujemnej — jeśli w jakichś publi­ka­cjach pojawia się taki kon­strukt, to trak­to­wał­bym to w kate­go­riach uprosz­cze­nia.

      • m

        Rozumiem. Tak sądzę 🙂
        Jeszcze jedno pytanie — czy taka nowa cząstka nie zostanie od razu wcią­gnięta do czarnej dziury? Skoro jest na samej jej granicy.

  • Artur Ryś

    Hmm zdawało mi się że jedną z cech cząstek ele­men­tar­nych jest ich swoisty spin. Powyżej jest mowa że w odroż­nie­niu od mozonów pi, mozony p mają spin rożny od zera. To jak jest z tymi “pionami”?

    • Artur Ryś

      Hmm prze­pra­szam za bledy mery­to­ryczne jak “mozon ” zamiast “mezon”, i chyba to nie są cząstki ele­men­tarne xD

    • Michał Skichał

      Spin to pewna inte­re­su­jąca wła­ści­wość, jakiej — dla przy­kładu dla elek­tronu — nie da się wyliczyć z równania Schrödin­gera, stąd począt­kowo nikt nawet nie przy­pusz­czał, że istnieje. Wła­ści­wość tę stwier­dzono dopiero empi­rycz­nie. Krótko mówiąc, spin elek­tronu to taka liczba, jaką trzeba dodać do “zwykłego” momentu pędu elek­tronu, aby wyliczyć tzw. cał­ko­wity moment pędu tej cząstki. To trochę tak, jakby elektron w atomie latał nie tylko wokół jądra ato­mo­wego (jak planeta wokół Słońca), co dawałoby mu “zwykły” moment pędu, lecz również wirował wokół własnej osi. W rze­czy­wi­sto­ści jednak cząstki nie wirują jak bąki i w zasadzie mogą być nie­ru­chome, a i tak będą posiadać spin. Jest to po prostu pewna wła­ści­wość, taka jak długość, sze­ro­kość, masa, szybkość, tyle że nie ist­nie­jąca w świecie makro­sko­po­wym, a wyłącz­nie w świecie cząstek. Spin jednych cząstek może mieć wartość wyrażaną liczbą cał­ko­witą, spin innych cząstek może być wyrażany ułamkiem. Spiny mezonów są zawsze liczbą cał­ko­witą. Do liczb cał­ko­wi­tych zali­czamy nie tylko 1, 2, 3, 4… ale także i 0. Niektóre mezony, takie jak π, K, η, D i B, mają spin równy zero, podczas gdy pozo­stałe mezony, w tym i mezony p, mają spin wyrażony inną niż zero liczbą cał­ko­witą.

      Hmm prze­pra­szam za bledy mery­to­ryczne jak “mozon ” zamiast “mezon”

      To są chbya lite­rówki a nie błędy meyr­troyczne, czyż nie? Proszę się nie prze­mjo­wać. To na parwdę nic str­sza­nego 😉

  • Oskar Skalski

    Mam pytanie co do jednego:
    “Teoria głosi, że przy odpo­wied­nim ścisku i energii, kwarki oraz gluony mogą cał­ko­wi­cie uwolnić się ze swoich więzień i poznać cał­ko­witą wolność, w ramach jed­no­li­tej zupy kwarkowo-glu­ono­wej. Tego stanu jak dotąd nie udało nam się osiągnąć, ale krok po kroku…”
    Z tego co czytałem w publi­ka­cjach, to w RHIC udało sie utworzyć stan wska­zu­jący na plasme kwarkowo — gluonową. Oczy­wi­ście, że nie jest to idealnie stan jaki wynika z teorii o wielkim wybuchu ale udało im się zbadać go i wynikało z niego, że zacho­wuje się jak płyn o bardzo niskiej lepkości.