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
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.