Nová fyzika v rozpadu kaonu. Kredit: Florida State University.

V poslední době se snad žádné slovo neskloňuje tak často s „fyzika“, jako slovo „nová“. Ve fyzice vládnou pěkné a docela konzistentní teorie, které vysvětlí spoustu jevů. Zároveň ale stále existují houževnaté záhady, které se nám se stávajícími teoriemi nedaří prolomit. Řešení by mohla přinést právě ta nová fyzika. Jenomže to musíme nejprve nějakou doposud neznámou fyziku objevit.

Teď je nová fyzika na spadnutí podle japonských fyziků americké Florida State University a japonských institucí, kteří prý vyřešili neobvyklé incidenty při vzácném rozpadu kaonů. Tyto zvláštní jevy loni detekovali japonští odborníci týmu experimentu KOTO, který běží ve výzkumném komplexu Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) v Tokai.

Takemichi Okui. Kredit: Florida State University.

Takemichi Okui a jeho spolupracovníci nedávno publikovali v časopisu Physical Review Letters studii, ve které navrhují, že zmíněný podivný rozpad kaonů ve skutečnosti představuje doposud neznámou částici s krátkým poločasem rozpadu, kterou jsme v podobných experimentech zatím nedokázali detekovat. Jak říká Okui, jde o velice vzácný rozpad. Tak vzácný, že bychom ho vlastně neměli pozorovat. Jejich tým pro to nabízí možné vysvětlení.

Experiment KOTO, 2012. Kredit: J-PARC KOTO experiment.

Kaony neboli mezony K, jsou bosony se spinem rovným nule. Představují skupinu čtyř mezonů, které vždy tvoří jeden kvark a jeden aktikvark, přičemž vždy buď kvark nebo antikvark je podivný (strange quark, strage antiquark). Vědci je studují, a k tomu často využívají právě analýzy jejich rozpadů.

Tým experimentu KOTO loni pozoroval celkem čtyři případy rozpadu kaonů, které byly považovány za výjimečně vzácné. A teď je vážné podezření, že by v tom mohla být neznámá částice. Podle výpočtů fyziků jsou ve hře dvě možnosti, jak by tato částice mohla vypadat. V jednom z těchto scénářů se kaon rozpadne na pion, což je další typ mezonu, o hmotnosti 270násobku elektronu a další částici. Anebo, a to je ta napínavější možnost, během těchto jevů vzniká a hned zase zaniká něco doposud pro fyziku neznámého.

Jak to v podobných případech bývá obvyklé, japonští badatelé teď opět těží data na experimentu KOTO a zjišťují, jestli jde o reálný jev anebo zda to byl loni v listopadu jenom nějaký bizarní šum. Všichni teď napjatě čekají, jak to na experimentu KOTO dopadne. Pokud to bude něco úplně nového, tak by to mohlo strhnout stavidla nové fyziky. Podle samotných autorů studie jsou šance na potvrzení přítomnosti neznámé částice poměrně slušné, ale nepředbíhejme.

Video: J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) Center

Literatura

Florida State University 5. 3. 2020, Physical Review Letters 124: 071801.