Για πρώτη φορά, οι φυσικοί στο μεγαλύτερο θόλο του κόσμου έχουν παρατηρήσει διαφορές στην αποσύνθεση των σωματιδίων και των αντισωματιδίων που περιέχουν ένα βασικό δομικό στοιχείο της ύλης, το οποίο ονομάζεται κουάρκ γοητεία.
Το εύρημα θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγήσει το μυστήριο του γιατί ύλη υπάρχει καθόλου.
"Είναι ένα ιστορικό ορόσημο", δήλωσε ο Sheldon Stone, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο Syracuse και ένας από τους συνεργάτες για τη νέα έρευνα.
Υλικό και αντιύλη
Κάθε σωματίδιο της ύλης έχει ένα αντι-σωματίδιο, το οποίο είναι πανομοιότυπο στη μάζα αλλά με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Όταν συναντιούνται η ύλη και η αντιύλη, αφανίζονται ο ένας τον άλλον. Αυτό είναι πρόβλημα. Η Μεγάλη Έκρηξη θα έπρεπε να έχει δημιουργήσει μια ισοδύναμη ποσότητα ύλης και αντιύλης, και όλα αυτά τα σωματίδια θα έπρεπε να έχουν καταστραφεί ο ένας τον άλλο γρήγορα, αφήνοντας τίποτα πίσω αλλά καθαρή ενέργεια.
Η ιδέα της παραβίασης του CP προέρχεται από τον ρωσικό φυσικό Αντρέι Ζαχάρωφ, ο οποίος το πρότεινε το 1967 ως εξήγηση για το γιατί η ύλη επέζησε από το Big Bang.
"Αυτό είναι ένα από τα απαραίτητα κριτήρια για να υπάρξει", δήλωσε ο Stone, "γι 'αυτό είναι σημαντικό να καταλάβουμε ποια είναι η προέλευση της παραβίασης της CP".
Υπάρχουν έξι διαφορετικά είδη κουάρκ, όλα με δικές τους ιδιότητες: πάνω-κάτω, πάνω-κάτω και γοητευτικά και παράξενα. Το 1964, οι φυσικοί παρατήρησαν για πρώτη φορά την παραβίαση της ΠΔ στην πραγματική ζωή σε περίεργα κουάρκ. Το 2001, είδαν να συμβαίνουν με τα σωματίδια που περιέχουν τα κουάρκ κάτω. (Και οι δύο ανακαλύψεις οδήγησαν σε βραβεία Νόμπελ για τους εμπλεκόμενους ερευνητές.) Οι φυσικοί είχαν θεωρήσει πολύ καιρό ότι συνέβη και με τεμαχίδια που περιείχαν κουάρκ γοητείας, αλλά κανείς δεν το είχε δει ποτέ.
Γοητευμένος, είμαι βέβαιος
Η Stone είναι ένας από τους ερευνητές στο πείραμα ομορφιάς Large Hadron Collider (LHC), που χρησιμοποιεί το Large Hadron Collider του CERN, τον δακτύλιο 16,5 μιλίων στα γαλλο-ελβετικά σύνορα που στέλνει τα υποατομικά σωματίδια, δημιουργούν τις αναλαμπές της εντυπωσιακής ενέργειας που ακολούθησε το Big Bang. Καθώς τα σωματίδια διασπούν το ένα στο άλλο, διασπώνται στα συστατικά μέρη τους, τα οποία στη συνέχεια αποσυντίθενται μέσα στα κλάσματα του δεύτερου σε πιο σταθερά σωματίδια.
Οι τελευταίες παρατηρήσεις αφορούσαν συνδυασμούς κουάρκ που ονομάζονταν μεσόνια, συγκεκριμένα το μεσον D0 ("d-μηδέν") και το αντι-D0 μεσόνιο. Το μεσοδιάστημα D0 αποτελείται από ένα κουάρκ γκάρντεν και ένα αντικραδανικό κουάρκ (το αντισωματίδιο του άνω κουάρκ). Το αντι-D0 μεσόνιο είναι ένας συνδυασμός ενός κουάρκ αντι-γοητείας και ένα κουάρκ.
Και τα δύο αυτά μεσόνια αποσυντίθενται με πολλούς τρόπους, αλλά κάποιο μικρό ποσοστό τους καταλήγει ως μεσόνια που ονομάζονται καόνες ή πόνυ. Οι ερευνητές μέτρησαν τη διαφορά στα ποσοστά αποσύνθεσης μεταξύ των D0 και των αντι-D0 μεσόνων, μια διαδικασία η οποία περιελάμβανε τη λήψη έμμεσων μετρήσεων για να διασφαλιστεί ότι δεν μετρούσαν μόνο τη διαφορά στην αρχική παραγωγή των δύο μεσονίων ή τις διαφορές στο πόσο καλά ο εξοπλισμός θα μπορούσε να ανιχνεύσει διάφορα υποατομικά σωματίδια.
Η κατώτατη γραμμή? Οι αναλογίες φθοράς διέφεραν κατά ένα δέκατο του ποσοστού.
"Αυτό σημαίνει ότι το D0 και το anti-D0 δεν αποσυντίθενται με τον ίδιο ρυθμό, και αυτό καλούμε την παραβίαση CP", δήλωσε ο Stone.
Και αυτό κάνει τα πράγματα ενδιαφέροντα. Οι διαφορές στις αποσπάσεις δεν είναι αρκετά μεγάλες για να εξηγήσουν τι συνέβη μετά το Big Bang για να αφήσει πίσω τόσα πολλά πράγματα, δήλωσε ο Stone, αν και είναι αρκετά μεγάλο για να είναι εκπληκτικό. Αλλά τώρα, είπε, οι θεωρητικοί της φυσικής παίρνουν τη σειρά τους με τα δεδομένα.
Οι φυσικοί βασίζονται σε κάτι που ονομάζεται Πρότυπο Μοντέλο για να εξηγήσει, καλά, τα πάντα στην υποατομική κλίμακα. Το ερώτημα τώρα, δήλωσε ο Stone, είναι αν οι προβλέψεις του Βασικού Μοντέλου μπορούν να εξηγήσουν τη μέτρηση της γοητείας κουάρκ που μόλις έκανε η ομάδα ή αν θα χρειαστεί κάποια νέα φυσική - η οποία, δήλωσε ο Stone, θα ήταν το πιο συναρπαστικό αποτέλεσμα.
"Εάν αυτό θα μπορούσε να εξηγηθεί μόνο από τη νέα φυσική, αυτή η νέα φυσική θα μπορούσε να περιέχει την ιδέα για το πού προέρχεται αυτή η παραβίαση του CP", δήλωσε.
Οι ερευνητές ανακοίνωσαν την ανακάλυψη σε ένα webcast του CERN και δημοσίευσαν ένα προεκτύπωμα ενός εγγράφου με λεπτομερή περιγραφή των αποτελεσμάτων στο διαδίκτυο.
- Τι είναι αυτό? Οι Φυσικές Ερωτήσεις σας απαντήθηκαν
- Τα 18 μεγαλύτερα αδιόρατα μυστήρια στη φυσική
- Φωτογραφίες: Ο μεγαλύτερος Atmos Smasher στον κόσμο (LHC)
