На Тэватроне зарегистрировано одиночное рождение кварка

Сразу двум группам физиков, работающим на коллайдере Тэватрон, удалось зарегистрировать одиночное рождение кварка. Препринты статей коллективов появились на сайте arXiv.org. Обе работы приняты к публикации в журнал Physical Review Letters. Основное содержание открытия приводит портал Physics World.

Истинный кварк, или t-кварк (от английского top-quark) является одним из шести "сортов" кварков - субатомных частиц с дробным электрическим зарядом. t-кварки - самые тяжелые из известных кварков, их масса соответствует массе 180 протонов. Истинные кварки были открыты в 1995 году; вместе с прелестными кварками они образуют так называемое третье поколение кварков.

Кварки входят в состав других элементарных частиц. Для их экспериментального получения необходимы опыты на ускорителях с очень большими энергиями. Кварки могут рождаться при столкновении других частиц. Сами по себе t-кварки нестабильны: спустя доли секунд они распадаются, порождая другие частицы. Анализируя состав этих частиц, ученые могут заключить, какая частица их "произвела".

До настоящего момента t-кварки были получены только в паре с антикварками. Но Стандартная модель предсказывает, что t-кварки могут образовываться при столкновении протона и антипротона. Столкновение приведет к образованию W-бозона, который распадется на истинный и нижний кварки. Нижний кварк также распадется на другие частицы, состав которых предсказывает Стандартная модель.

Работающие на Тэватроне физики в своих экспериментах обнаружили "нужный" набор частиц. Первые свидетельства рождения (и последующего распада) свободного t-кварка были получены в 2007 году. За прошедшие месяцы ученые подтвердили эти результаты.

После поломки Большого адронного коллайдера (БАК) Тэватрон, который курирует лаборатория Энрико Ферми, является самым крупным работающим ускорителем. Недавно работающие на нем ученые заявили, что у них значительно больше шансов, чем у их коллег с БАК, обнаружить знаменитый бозон Хиггса. Подтверждение существования этой теоретически предсказанной частицы окончательно подтвердит Стандартную модель.

Ученые получили в лаборатории пятиугольный снег

Ученым из Великобритании удалось получить тонкие нити льда, в которых молекулы воды образуют правильные пятиугольные, а не шестиугольные ячейки. По словам исследователей, ничего подобного ранее сделать не удавалось. Работа исследователей появится в журнале Nature Materials, а ее препринт доступен на сайте Университетского колледжа Лондона.

В рамках исследования ученые получали сверхтонкий слой льда на металлической поверхности. Для этого специально подготовленная медная поверхность при температуре минус 172 градуса по Цельсию обрабатывалась водным паром.

В результате подобной обработки на поверхности образовывались одномерные ледяные структуры толщиной всего в один атом и шириной около нанометра. При помощи сканирующего туннельного микроскопа и инфракрасной спектрометрии исследователям удалось установить, что цепочки состоят из пятиугольников (см. иллюстрацию), в вершинах которых находятся молекулы воды.

Ранее предполагалось, что при образовании упорядоченной структуры льда молекулы воды собираются в шестиугольники (на результаты можно посмотреть здесь).

Теоретический анализ, проведенный авторами работы, показал, что пятиугольники образуются в результате взаимодействия воды с металлической поверхностью. Согласно вариационным принципам в физике, система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией. При взаимодействии воды с поверхностью описанная пятиугольная структура формируется именно потому, что обеспечивает льду минимальное возможное значение потенциальной энергии.

По словам исследователей, формирование ледяных кристаллов играет значительную роль в биологии и науках об атмосфере. Новые результаты позволят лучше понять, каким образом вода замерзает в присутствии каких-либо примесей.