Впервые зафиксировано нарушение симметрии материи и антиматерии при распаде особого типа частиц

Процесс, существование которого долгое время было лишь теорией, наконец-то удалось наблюдать.

Частицы и античастицы обладают противоположными зарядами и аннигилируют при взаимодействии, превращаясь в чистую энергию. Во время Большого взрыва образовалось равное количество материи и антиматерии, однако некий процесс, должно быть, дал материи преимущество, в результате чего сегодня во Вселенной осталась лишь ничтожная доля антиматерии. Причина этого явления неясна, и её поиском занимаются несколько экспериментов. Коллаборация LHCb в ЦЕРН только что объявила о невероятных наблюдениях, которые на шаг приблизили нас к разгадке.

Барионы — это субатомные частицы, состоящие из нечётного числа кварков. Протоны и нейтроны, находящиеся в центре каждого атома, являются барионами, так как они состоят из трёх кварков. Существуют также частицы, называемые мезонами, которые состоят из кварка и антикварка. С 1960-х годов известно, что эти частицы нарушают так называемую зарядово-пространственную (CP) симметрию. Их антиматериальный аналог ведёт себя иначе.

Долгое время предполагалось, и теоретические исследования это подтверждали, что то же самое должно происходить и с барионами. Однако на демонстрацию этого ушло много времени. Большому адронному коллайдеру (БАК) и его специализированному эксперименту по изучению различий между материей и антиматерией пришлось собрать огромный объём данных, чтобы наконец получить доказательства нарушения CP-симметрии.

«Причина, по которой на наблюдение нарушения CP-симметрии в барионах ушло больше времени, чем в мезонах, кроется в величине эффекта и объёме доступных данных», — говорится в заявлении официального представителя LHCb Винченцо Ваньони. «Нам была нужна такая машина, как БАК, способная производить достаточное количество прелестных барионов и их антиматериальных аналогов, и нам был нужен эксперимент на этой машине, способный точно определять продукты их распада. Нам потребовалось более 80 000 распадов барионов, чтобы впервые увидеть асимметрию материи и антиматерии для этого класса частиц».

Коллаборация LHCb наблюдала этот барионный распад у более тяжёлого родственника протонов и нейтронов, называемого лямбда-b-барионом (Λb). Эта частица состоит из верхнего и нижнего кварков — так же, как и две другие, — но третий кварк у неё — нижний (или прелестный). Команда сравнила распад этой частицы с распадом анти-лямбда-b-бариона и обнаружила статистически значимое отклонение.

Предсказания Стандартной модели физики элементарных частиц сложны, но их точность ещё не достигла уровня, который позволил бы сравнить их с наблюдениями. Тем не менее, предсказываемое для всех барионов нарушение CP-симметрии — это лишь малая часть того, что необходимо для объяснения нехватки антиматерии во Вселенной. Возможно, остальная часть объясняется физикой за пределами Стандартной модели.

«Чем в большем количестве систем мы наблюдаем нарушения CP-симметрии и чем точнее наши измерения, тем больше у нас возможностей для проверки Стандартной модели и поиска физики за её пределами», — добавил Ваньони. «Первое в истории наблюдение нарушения CP-симметрии в распаде барионов открывает путь для дальнейших теоретических и экспериментальных исследований природы этого явления, что потенциально может наложить новые ограничения на физику за пределами Стандартной модели».

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Читайте также: Физики создали новую картину атомного ядра, включающую глюоны и кварки

Назад

Сообщение отправлено

Внимание!
Внимание!

этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
Почему плачут только люди? Эволюционная загадка слёз
Почему плачут только люди? Эволюционная загадка слёз
Большой взрыв уже не тот, что раньше
Большой взрыв уже не тот, что раньше
Кто первым увидел Луну в телескоп?
Кто первым увидел Луну в телескоп?
Биосигнатуры? Почему органические вещества на Марсе не обязательно указывают на жизнь
Биосигнатуры? Почему органические вещества на Марсе не обязательно указывают на жизнь
Ответ науки на главный вопрос: откуда мы пришли?
Ответ науки на главный вопрос: откуда мы пришли?
previous arrow
next arrow

Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.

Поделиться

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Вы не можете скопировать содержимое этой страницы