Po prvi put ikad, fizičari u najvećem svjetskom akceleratoru čestica uočili su razlike u raspadu čestica i antičestica koje sadrže osnovni građevni blok materije, nazvan kvark.
Nalaz bi mogao pomoći, u najmanju ruku, u objašnjavanju misterije zašto materija postoji.
"To je historijska prekretnica", rekao je Sheldon Stone, profesor fizike na Univerzitetu Syracuse i jedan od saradnika na novom istraživanju.
Materija i antimaterija
Svaka čestica materije ima antičesticu, koja je identične mase, ali s suprotnim električnim nabojem. Kada se materija i antimaterija sretnu, one se međusobno uništavaju. To je kontroverza. masivni prasak trebao je stvoriti stalnu količinu materije i antimaterije, a svaka od tih čestica trebala je jedna drugu brzo uništiti, ostavljajući za sobom ništa osim čiste energije.
Jasno, to se nije dogodilo. Umjesto toga, preživilo je oko 1 milijardu kvarkova (elementarnih čestica koje sačinjavaju protone i neutrone). Dakle, svemir postoji. Što znači da se čestice i antičestice ne smiju ponašati potpuno identično, rekao je Stone za Live Science. umjesto toga trebali bi se raspadati malo drugačijim brzinama, s neravnotežom između materije i antimaterije. Fizičari tu razliku u ponašanju nazivaju kršenjem pariteta naboja (CP), piše Science and Nature.
Pojam kršenja CP potječe od ruskog fizičara Andreja Saharova, koji ga je predložio 1967. kao dokaz zašto je materija preživjela masivni prasak.
"Ovo je jedan od standarda potrebnih za postojanje", rekao je Stone, "pa je razumno važno znati šta je porijeklo kršenja CP."
Postoji šest različitih tipova kvarkova, svi sa svojim vlastitim svojstvima: gore i dole, vrh i dno, te šarm i čudan. Godine 1964. fizičari su prvi put primijetili kršenje CP u stvarnosti u čudnim kvarkovima. 2001. vidjeli su da se to događa s česticama koje sadrže donje kvarkove. (Oba otkrića dovela su do Nobelovih nagrada za uključene istraživače.) Fizičari su dugo teoretizirali da se to dogodilo i s česticama koje sadrže šarm kvarkove, ali to niko nikada nije vidio.
Stone je jedan od istraživača u eksperimentu masivnog hadronskog sudarača (LHC), koji koristi CERN-ov Veliki hadronski sudarač, prsten od 27 kilometara na francusko-švicarskoj granici koji šalje subatomske čestice koje se potom sudaraju tako ponovno stvarajući bljeskove zapanjujuće energije koji su slični Velikom prasku. budući da se čestice razbijaju jedna o drugu, njihovi sastavni dijelovi se zatim u djelićima sekunde raspadaju do stabilnijih čestica.
Najnovija opažanja uključivala su kombinacije kvarkova zvanih mezoni, tačnije D0 ("d-nula") mezon i također anti-D0 mezon. D0 mezon se sastoji od jednog kvarka i jednog anti-up kvarka (antičestica gornjeg kvarka). Anti-D0 mezon mogao bi biti kombinacija 1 anti-charm kvarka i jednog kvarka. Oba ta mezona se raspadaju na mnogo načina, ali mali postotak njih nalazi se kao mezon koji se naziva kaoni ili pioni. Istraživači su izmjerili razliku u stopama raspada između D0 i anti-D0 mezona, proces koji je uključivao uzimanje neizravnih mjerenja kako bi bili sigurni da ne mjere samo razliku unutar početne proizvodnje 2 mezona, ili razlike u tome kako je njihova oprema mogla otkriti razne subatomske čestice.
Donja linija? Omjeri propadanja razlikovali su se za desetinu postotka.
"Znači da se D0 i anti-D0 ne raspadaju identičnom brzinom, a to je ono što nazivamo kršenjem CP", rekao je Stone.
I to čini stvari zanimljivima. Razlike unutar raspada vjerovatno nisu dovoljno velike da bi se razjasnilo šta se dogodilo nakon velikog praska koji se dogodio iza tako velike materije, rekao je Stone, iako je dovoljno velik da bude iznenađujući. Ali sada, rekao je, teoretičari fizike imaju nove informacije.
Fizičari ovise o nečemu što se zove model kvalitete kako bi razjasnili sve na subatomskoj skali. Pitanje je sada, rekao je Stone, mogu li predviđanja koje je napravio model kvalitete objasniti mjerenje kvarka koje je tim upravo napravio, ili će to zahtijevati neku vrstu nove fizike - što bi, rekao je Stone, bilo najuzbudljiviji ishod.
"Ako bi se ovo moglo objasniti samo novom fizikom, ta nova fizika mogla bi sadržavati koncept odakle dolazi ovo kršenje CP", rekao je.
