Prestižni američki znanstveni časopis za fiziku Physical Review Letters u svojem je posljednjem izdanju objavio rad trojice fizičara s Instituta Ruđer Bošković dr. sc. Saše Cecija, dr. sc. Milorada Korolije i dr. sc. Branimira Zaunera
U novom radu autori su predstavili inovativnu metodu koja bi trebala olakšati određivanje svojstava kratkoživućih subatomskih čestica, a time i istraživanja brojnih fizikalnih misterija kao što je primjerice tamna tvar ili Higgsov bozon.
Za razliku od dosadašnjih metoda koje se primjenjuju u nuklearnoj i čestičnoj fizici, ova metoda je značajno jednostavnija, ali daje iznenađujuće precizne rezultate.
Subatomske čestice, čestice koje su manje od atoma, sudjeluju u mnogim važnim procesima u atomskim jezgrama. Poznavanje njihovih svojstava ključno je za razne teorijske proračune – od nuklearne energetike, preko međudjelovanja čestica u svemiru, do procesa koji uključuju hipotetsku tamnu materiju. No većina subatomskih čestica živi toliko kratko da se njihova masa, vrijeme života i ostala važna svojstva ne mogu mjeriti izravno već samo kroz analize sudara drugih čestica u kojima one nastaju.
Neka svojstva nestabilnih čestica – njihova masa i vrijeme života - mogu se odrediti pomoću jednostavne Breit-Wignerove formule. No ona je primjenjiva tek za manji broj dugovječnijih čestica. Velik broj čestica koje su važne u nuklearnoj i čestičnoj fizici živi izuzetno kratko, pa je za njih ona neupotrebljiva. Stoga se u modernim istraživanjima koriste komplicirani fizikalni modeli s velikim brojem parametara. Ti modeli ponekad su toliko međusobno različiti da iz istih podataka daju značajno različita svojstva.
Prema objavljenom radu, Ruđerovci su, kombinirajući svoje višegodišnje eksperimentalno i teorijsko iskustvo, otkrili modifikaciju jednostavne Breit-Wignerove formule koja daje iznenađujuće dobre rezultate čak i za one čestice za koje standardan oblik formule ne funkcionira. Primijenili su je na nekoliko poznatijih problematičnih subatomskih čestica – od relativno laganog rho mezona, do stotinjak puta masivnijeg Z bozona i dobili solidno poklapanje s predviđanjima današnjih najboljih modela.
Nova je studija također uspjela riješiti dugogodišnji problem razilaženja u parametrima kao što su masa i vrijeme života, s kojima barataju teorijski i eksperimentalni fizičari.
'Zamislite da vas gledaju dvojica liječnika. Jedan kaže da imate 60, a drugi 120 kg, a treći bi na temelju njihovih mjerenja trebao odrediti vašu prehranu', pojasnio je za tportal Zauner.
'Postoje dva temeljno različita pristupa opisivanju čestica koji ponekad znaju davati drastično različite rezultate. Mi smo isprobali našu metodu na nekim problematičnim česticama i dobili smo odlično slaganje s parametrima koji su ranije bili određeni. Primjenom naše metode također smo razriješili neke druge nejasnoće koje u fizici čestica postoje već desetljećima, a vezane su za ta osnovna svojstva nestabilnih čestica – njihovu masu i vrijeme života', rekao je naš sugovornik.
Ovaj rezultat omogućit će i kvalitetniju usporedbu predviđanja najmodernijih teorijskih modela s eksperimentalnim rezultatima, a samim time i bolje razumijevanje zbivanja na subatomskom nivou.
Saša Ceci i Branimir Zauner već su prije objavili dva rada u prestižnom znanstvenom časopisu Physical Review Letters što je, kako ističu na Institutu Ruđer Bošković, potvrda iznimne kvalitete njihove Grupe za hadronsku spektroskopiju.
