Fundamentálne častice definujeme ako objekty, ktoré nemajú vnútornú štruktúru (aspoň tak to vidia najmodernejšie prístroje). Medzi takéto základné stavebné prvky hmoty patria aj kvarky a gluóny. Tieto častice majú viacero zaujímavých vlastností, napr. sú vždy skryté v zložitejších štruktúrach, ktoré nazývame hadróny. Príkladom hadrónov, ktoré poznáme, sú nukleóny v jadre atómu – protóny a neutróny. O prítomnosti kvarkov a gluónov v experimente vieme len nepriamo – ich prítomnosť sa prejavuje v podobe kužeľovitej spŕšky hadrónov (tzv. jet). Cez štúdium hadrónov v jete študujeme vlastnosti kvarkov a gluónov.
Experiment ALICE na Veľkom hadrónovom zrážači (LHC) v CERN vyvinul metódu ako pomocou detailného štúdia jetovej štruktúry odhaliť dráhy pohybu pôvodných kvarkov a gluónov, ktoré sa ukrývajú v hadrónoch jetu. Teória predpovedá, že pre ťažké kvarky by vo vnútri jetového kužeľa mal byť ešte jeden kužeľ, v rámci ktorého by nemali letieť žiadne hadróny, inými slovami, do tohto smeru ťažký kvark gluóny nevyžaruje (tzv. dead cone – mŕtvy kužeľ). Veľkosť mŕtveho kužeľa je daná hmotnosťou kvarku a tiež jeho energiou. Čím je kvark hmotnejší, tým je kužeľ (t.j. zakázaná oblasť pre vyžarovanie gluónov) väčší, a naopak, čím je vyššia energia kvarku, tým je kužeľ menší. Vieme, že hmotnosť kvarku sa nemení a preto meraním jeho energie (z hadrónov v jete) a veľkosti kužeľa, môžeme priamo zmerať hmotnosť kvarku, čo sa doteraz (až na top kvark, ktorý sa neviaže do hadrónov, lebo žije príliš krátko) nikomu nepodarilo.
Hmotnosti kvarkov sú určované nepriamo cez hadróny. Prelomový výsledok bol publikovaný 18. 05. 2022 v prestížnom časopise Nature [1,2].
Spoluautormi významného výsledku sú aj pracovníci Katedry jadrovej a subjadrovej fyziky na Ústave fyzikálnych vied Prírodovedeckej fakulty UPJŠ v Košiciach. Skupina pracovníkov prispieva v experimente ALICE do analýzy častíc obsahujúcich tzv. podivný kvark. Vedúci projektu doc. Marek Bombara sa v kolaborácii ALICE stal pred dvoma mesiacmi koordinátorom pre fyzikálne analýzy spojené s podivnými časticami. Skupina je taktiež zodpovedná za vývoj softvéru pre monitorovanie kvality dát pre spúšťací systém (tzv. Trigger system).
[1]: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04572-w
[2]: ALICE Collaboration: Direct observation of the dead-cone effect in quantum chromodynamics, Nature 605, pages440–446 (2022)
