S-au observat dovezi pentru o nouă formă de asimetrie materie-antimaterie

La fel ca doi frați cu personalități divergente, un tip de particule a arătat semne că se comportă diferit față de partenerul său de antimaterie. Este prima dată când au fost detectate dovezi ale diferențelor materie-antimaterie în dezintegrarea unui barion – o categorie de particule care include protoni și neutroni. Oamenii de știință cred că astfel de discrepanțe materie-antimaterie sunt esențiale pentru a explica modul în care universul a ajuns să fie făcut în mare parte din materie.

Rezultatul este „prima măsurătoare de acest gen”, spune fizicianul teoretician Yuval Grossman de la Universitatea Cornell. „Wow, de fapt putem vedea ceva ce nu am mai văzut până acum.”

Dovezile privind diferențele dintre materie și antimaterie în dezintegrarea barionilor – particule care sunt compuse din trei particule mai mici cunoscute sub numele de quarci – au eludat oamenii de știință până în prezent. Experimentele anterioare au găsit diferențe între soiurile de materie și antimaterie de mezoni, care sunt formate dintr-un cuarc și un antiquarc, dar niciodată în barioni.

Pentru majoritatea proceselor, legile fizicii ar fi aceleași dacă materia ar fi schimbată cu antimaterie și direcțiile universului ar fi inversate, ca și cum ar fi reflectate într-o oglindă. Dar când acest principiu, cunoscut sub numele de simetrie CP (pentru „paritatea sarcinii”), este încălcat, materia și antimateria acționează diferit. Acum, oamenii de știință au găsit indicii de încălcare a CP în dezintegrarea unei particule cunoscute sub numele de barion lambda-b.

Oamenii de știință cu experimentul LHCb, situat la Large Hadron Collider de lângă Geneva, au raportat rezultatul online pe 16 septembrie pe arXiv.org. Ei au descoperit că atunci când barionul lambda-b se descompune, particulele produse de dezintegrare se îndepărtează în unghiuri și momente diferite pentru versiunile de materie și antimaterie ale barionului. (Oamenii de știință LHCb au refuzat să comenteze pentru acest articol, invocând politica de embargo a Fizica naturiijurnalul la care a fost trimisă lucrarea.)

După Big Bang, universul conținea inițial părți egale de antimaterie și materie. Dar pe măsură ce universul a evoluat, legile fizicii au favorizat materia prin încălcarea CP, iar antimateria a devenit o raritate. Teoria bine testată a oamenilor de știință a fizicii particulelor, modelul standard, include unele încălcări ale CP, dar nu suficient pentru a explica dezechilibrul actual. Deci, fizicienii caută surse suplimentare ale discrepanței.

Nu este surprinzător că diferențele de materie și antimaterie au apărut atât în ​​barioni, cât și în mezoni, spune fizicianul teoretician David London de la Universitatea din Montreal. Dar măsurătorile precise ale barionilor ar putea dezvălui în cele din urmă abateri de la predicțiile modelului standard. Un astfel de rezultat ar putea indica calea către o asimetrie suplimentară care a permis formarea universului așa cum îl cunoaștem. „Este doar primul pas și sperăm că vor exista mai multe astfel de măsurători”, spune Londra.