Pentru prima dată, fizicienii de la cel mai mare spărgător de atomi din lume au observat diferențe în descompunerea particulelor şi antiparticulelor care conțin un bloc de bază a materiei, numit charm quark.
Descoperirea ar putea explica misterul de ce materia îndeobște există.
„Este o etapă istorică”, a declarat Sheldon Stone (en), profesor de fizică la Universitatea Syracuse şi unul din colaboratorii noii cercetări.
Materie şi antimaterie
Fiecare particulă de materie are o antiparticulă, care este identică ca masă, dar cu o sarcină electrică opusă.
Când materia şi antimateria se întâlnesc, ele se anihilează una pe alta.
Asta e o problemă.
Big Bang-ul ar fi trebuit să creeze o cantitate echivalentă de materie şi antimaterie şi toate aceste particule ar fi trebuit să se distrugă rapid una pe alta , fără a lăsa nimic în urmă în afară de energie pură.
În mod evident, acest lucru nu s-a întâmplat.
În schimb, aproximativ unul dintr-un miliard de quarci (particulele elementare care alcătuiesc protonii şi neutronii) au supraviețuit.
Datorită acestui fapt, universul există.
Ceea ce ar însemna că, particulele şi antiparticulele nu trebuie să se comporte în totalitate în același mod, a spus Stone.
În schimb, ele ar trebui să se descompună la rate uşor diferite, admițând dezechilibrul între materie şi antimaterie.
Vedeţi şi: Pentru prima dată a fost observată descompunerea bosonului Higgs – Modelul Standard a rezistat
Fizicienii numesc această diferență în comportament, violare a simetriei sarcină-paritate (CP) (en).
Noţiunea de violare a simetriei CP, a fost introdusă de fizicianul rus Andrei Saharov, care a a propus-o în anul 1967, ca explicație de ce materia a supraviețuit după Big Bang.
„Acesta este unul dintre criteriile necesare pentru existenţa noastră”, a spus Stone (en), „deci este foarte important să înțelegem care este originea violării CP”.
Există şase tipuri diferite de quarci, fiecare cu proprietățile proprii: up şi down, top şi bottom, charm şi strange.
În anul 1964, fizicienii pentru prima oară au observat în realitate violarea
CP la quarcii strange.
În 2001, ei au văzut acest lucru la particulele ce conțin quarcii bottom.
(Ambele descoperiri au dus la premii Nobel pentru cercetătorii implicaţi).
Mult timp, fizicienii au presupus că același lucru are loc şi în particulele ce conțin quarcii sharm, dar nimeni niciodată nu a văzut acesta.
Fermecat (sharm), sunt sigur
Stone este unul din cercetătorii de la experimentul beauty Large Hadron Collider, care utilizează Large Hadron Collider-ul al CERN, un tunel cu o circumferință de 27 kilometri la granița franco-elvețiană, pentru a lovi particulele subatomice una cu alta cu scopul recreării strălucirilor uimitoare de energie ce au urmat după Big Bang.
Pe măsură ce particulele se ciocnesc una de cealaltă, ele se sparg în părți constituente, care se descompun apoi pentru fracțiuni de secundă până la particule mai stabile.
Cele mai recente observații au implicat combinații de quarci denumiți mezoni, şi anume, mezonul D0 („d-zero”) şi mezonul anti-D0.
Mezonul D0 este alcătuit dintr-un quarc charm şi un anti-up quarc (antiparticula quarcului up).
Mezonul anti-D0 este o combinație a unui quarc anti-charm şi a unui quarc up.
Ambii acești mezoni se descompun în mai multe moduri, dar un procent mic dintre ei rezultă în mezoni numiți kaoni şi pioni.
Cercetătorii au măsurat diferența în ratele de descompunere a mezonilor D0 şi anti-D0, un proces ce presupunea efectuarea unor măsurători indirecte, pentru a se asigura că ei nu pur şi simplu măsoară nepotrivirea în producția inițială a celor doi mezoni sau diferenţele, în cât de bine echipamentul lor poate detecta particule subatomice.
Esența? Raporturile descompunerii se deosebeau cu o zecime din procent.
„Înseamnă că D0 şi anti-D0 nu se descompuneau la aceeași rată şi asta este ceea ce noi numim violare CP”, a spus Stone (en).
Şi asta face lucrurile interesante. Aceste diferențele în descompunere posibil nu sunt suficient de mari pentru a explica ce sa întâmplat după Big Bang, pentru a lăsa în urmă sa aşa de multă materie, a spus Stone, deși, este destul de mare pentru a fi surprinzător.
Dar acum, a spus el, teoreticienii fizicieni s-au făcut şi ei la rândul lor cu date.
Fizicienii se bazează pe ceva numit Modelul Standard, pentru a explica totul cum trebuie la scară subatomică.
Întrebarea acum, spune Stone, este dacă previziunile făcute de modelul standard pot explica măsurările quarcului charm, pe care echipa tocmai le-a efectuat sau dacă ar necesita un fel de fizică nouă — ceea ce, după părerea lui, ar fi cel mai interesant rezultat.
„Dacă acest lucru ar putea fi explicat doar de fizica nouă, această fizică nouă ar putea conținea ideea de unde provine această violare a CP”, a spus el.
Cercetătorii au anunțat descoperirea într-un webcast al CERN şi au publicat-o într-o lucrare ce detaliază rezultatele online (en).
Lasă un răspuns