Научници су сада разјаснили како се деутерони формирају у екстремним условима. Протони и неутрони потребни за стварање ових сићушних језгара ослобађају се када се распадну изузетно краткотрајна, високоенергетска стања честица (тзв. резонанције). Када се ослободе, честице се могу спојити и формирати деутероне. Исти процес такође објашњава како се производе антидеутерони, направљени од антиматерије. Ови резултати су објављени у часопису Природа.
У ЦЕРН-овом Великом хадронском сударачу (ЛХЦ), судари протона стварају температуре више од 100.000 пута топлије од језгра Сунца. Годинама, истраживачи нису разумели како деликатне честице попут деутерона и антидеутерона могу постојати на тако јакој топлоти. Деутерон садржи само један протон и један неутрон, које заједно држи релативно слаба сила. У овим условима, тако лако атомско језгро би требало да се распадне скоро тренутно. Упркос томе, експерименти су их наставили откривати. Истраживачи су сада показали да се отприлике 90 процената посматраних (анти)деутерона формира кроз овај ново идентификовани процес, уместо да преживи почетну експлозију.
Нови увид у снажну интеракцију
ТУМ физичарка честица, проф. Лаура Фаббиетти, чланица ОРИГИНС кластера изврсности и СФБ1258, истиче важност открића. „Наш резултат је важан корак ка бољем разумевању ‘јаке интеракције’ – те фундаменталне силе која повезује протоне и неутроне заједно у атомском језгру. Мерења јасно показују: лака језгра се не формирају у врућој почетној фази судара, већ касније, када су услови постали нешто хладнији и мирнији.“
Др Максимилијан Махлејн, истраживач на Фабијетијевој Катедри за густу и чудну хадронску материју на ТУМ школи природних наука, додаје да налази имају шире импликације. „Наше откриће је значајно не само за фундаментална истраживања нуклеарне физике. Лака атомска језгра се такође формирају у космосу – на пример у интеракцијама космичких зрака. Они би чак могли да дају трагове о још увек мистериозној тамној материји. Са нашим новим открићима, модели како се ове честице формирају могу се побољшати, а космички подаци поузданије тумачити.“
ЦЕРН и Велики хадронски сударач
ЦЕРН (Цонсеил Еуропеен поур ла Рецхерцхе Нуцлеаире) је највећи светски центар за истраживање физике честица. Смештен у близини Женеве на граници између Швајцарске и Француске, дом је ЛХЦ-а, 27 километара дугог подземног прстенастог акцелератора. Унутар ЛХЦ-а, протони се разбијају скоро брзином светлости. Ови судари поново стварају услове сличне онима убрзо након Великог праска, достижући температуре и енергије које данас нема нигде другде. Ово омогућава научницима да проучавају материју на њеном најосновнијем нивоу и тестирају фундаменталне законе природе.
АЛИСА и рађање материје
Један од кључних експеримената ЛХЦ-а је АЛИЦЕ (експеримент са великим јонским колајдером), који се фокусира на разумевање снажне интеракције која држи атомска језгра заједно. АЛИЦЕ функционише као огромна камера, способна да прати и реконструише до 2000 честица произведених у једном судару. Радећи то, истраживачи имају за циљ да поново створе најраније тренутке универзума и науче како је врућа мешавина кваркова и глуона на крају формирала стабилна атомска језгра и, на крају, сву материју.
Истраживање космичког порекла и фундаменталних сила
ОРИГИНС Цлустер оф Екцелленце проучава како су настали универзум и његове структуре, од галаксија и звезда до планета и основних компоненти живота. Његово истраживање прати пут од најмањих честица у раном универзуму до развоја биолошких система. Ово укључује тражење окружења које би могло да подржи живот изван Земље и стицање дубљег увида у тамну материју. У мају 2025, друга фаза финансирања за ОРИГИНС, коју су предложили ТУМ и Лудвиг-Макимилианс-Университат Мунцхен (ЛМУ), одобрена је у оквиру Немачке стратегије изврсности.
Колаборативни истраживачки центар „Неутрини и тамна материја у физици астро- и честица“ (СФБ 1258) се концентрише на питања фундаменталне физике, са посебном пажњом на слабу интеракцију, једну од четири фундаменталне силе природе. Трећи период финансирања СФБ1258 почео је у јануару 2025.
