Materia wysokoenergetyczna

Promieniowanie kosmiczne jest wspaniałym naturalnym wysokoenergetycznym laboratorium, lecz ma podstawową wadę w korzystaniu z niego. Cząstki promieniowania kosmicznego nadlatują nieregularnie, z różnych kierunków, z różnymi energiami.

Aby badać fizykę zderzeń wysokoenergetycznych cząstek, mając o nich pełną początkową informację, naukowcy pracują w takich laboratoriach jak CERN. Obecnie akceleratory uzyskują energie, które występowały powszechnie tylko w bardzo wczesnym Wszechświecie.

W zderzeniach przy wysokich energiach zaobserwowano nowe fundamentalne cząstki, które trudno byłoby zidentyfikować badając promieniowanie kosmiczne. Jedną z pierwszych odkrytych cząstek była naładowana cząstka zwana taonem - jest ona tego samego rodzaju co elektron i mion, ale znacznie cięższa. Taon jest aż 3550 razy cięższy od elektronu i żyje średnio tylko 0,3 x 10^-12 sekundy.

Taon zamienia się w elektron lub mion lub nawet w cząstki zwane pionami. Jakkolwiek się rozpada, zawsze powstaje w takim procesie bardzo lekki, obojętny partner taonu - neutrino taonowe.

Inne ciężkie obiekty produkowane w zderzeniach składają się z kwarków, podobnie jak proton. Cząstki te są czasami dużo cięższe od protonu, ponieważ zawierają ciężkie kwarki, które powstają przy wysokich energiach. Są to kwarki trzech rodzajów: powabny c (charm), piękny b (beauty lub bottom) oraz prawdziwy t (truth lub top). Tak więc ostatecznie znamy sześć rodzajów kwarków.

W przeciwieństwie do lekkich kwarków u, d i s trzy kolejne kwarki mają masy większe od niektórych złożonych cząstek. Kwark c jest półtora raza cięższy od protonu, kwark b - około pięć razy, a t - około 200 razy!