Σήμερα, 2 Αυγούστου 2004, φυσικοί σωματιδίων από το Ηνωμένο Βασίλειο και σε όλο τον κόσμο που εργάζονται στο πείραμα BABAR στο Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) στις ΗΠΑ, ανακοίνωσαν συναρπαστικά νέα αποτελέσματα που δείχνουν μια δραματική διαφορά στη συμπεριφορά της ύλης και της αντιύλης. Η ανακάλυψή τους μπορεί να βοηθήσει να εξηγήσει γιατί το Σύμπαν στο οποίο ζούμε κυριαρχείται από την ύλη, αντί να περιέχει ίσα μέρη ύλη και αντι-ύλη.
Ο επιταχυντής PEP-II της SLAC συγκρούει τα ηλεκτρόνια και τα αντιύλη τους, τα ποζιτρόνια, για να παράγουν μια αφθονία εξωτικών ζευγών βαρέων σωματιδίων και αντι-σωματιδίων γνωστών ως μεσόνια Β και αντι-Β. Αυτές οι σπάνιες μορφές ύλης και αντιύλης είναι βραχύβιες, αποσυντίθενται με τη σειρά τους σε άλλα ελαφρύτερα υποατομικά σωματίδια, όπως καόνια και πιόνια, τα οποία φαίνονται στο πείραμα BABAR.
«Αν δεν υπήρχε διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης, τόσο το μεσόνιο Β όσο και το μεσόνιο αντι-Β θα παρουσίαζαν ακριβώς το ίδιο μοτίβο αποσύνθεσης. Ωστόσο, η νέα μας μέτρηση δείχνει ένα παράδειγμα μεγάλης διαφοράς στα ποσοστά αποσύνθεσης. " είπε ο Marcello Giorgi, από το SLAC, το Πανεπιστήμιο της Πίζας και το INFN, εκπρόσωπος της BABAR.
Κοσκινίζοντας τις αποσυνθέσεις περισσότερων από 200 εκατομμυρίων ζευγών μεσόντων Β και αντι-Β, οι πειραματιστές ανακάλυψαν εντυπωσιακή ασυμμετρία ύλης-αντιύλης. «Βρήκαμε 910 παραδείγματα του Β μεσόνου που αποσυντίθενται σε ένα καόν και ένα πιόν, αλλά μόνο 696 παραδείγματα για το αντι-Β», εξήγησε ο Γιώργη. «Η νέα μέτρηση οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην εξαιρετική απόδοση του επιταχυντή PEP-II του SLAC και στην απόδοση του ανιχνευτή BABAR. Ο επιταχυντής λειτουργεί τώρα με 3 φορές την απόδοση του σχεδιασμού του και το BABAR μπορεί να καταγράψει περίπου το 98% των συγκρούσεων. "
Ενώ το BABAR και άλλα πειράματα έχουν παρατηρήσει ασυμμετρίες ύλης-αντιύλης στο παρελθόν, είναι η πρώτη φορά που διαπιστώθηκε διαφορά με την απλή μέτρηση του αριθμού των αποσυνθέσεων των μεσόντων Β και αντι-Β στην ίδια τελική κατάσταση. Αυτό το αποτέλεσμα είναι γνωστό ως άμεση παραβίαση CP και βρίσκεται 13%. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα εμφανίζεται για τις αποσυνθέσεις Kaons και antiKaons, αλλά μόνο στο επίπεδο των 4 μερών σε ένα εκατομμύριο!
«Αυτό είναι ένα ισχυρό, πειστικό σήμα άμεσης παραβίασης CP σε αποσυνθέσεις Β, ένας τύπος ασυμμετρίας ύλης-αντιύλης που αναμενόταν να υπάρχει αλλά δεν έχει παρατηρηθεί προηγουμένως. Με αυτήν την ανακάλυψη, το πλήρες μοτίβο των ασυμμετριών ύλης-αντιύλης συγκεντρώνεται σε μια συνεκτική εικόνα. Είμαι πολύ ενθουσιασμένος και χαρούμενος που ένας από τους μεταπτυχιακούς φοιτητές μου, ο Carlos Chavez που είναι επί του παρόντος στο SLAC, συμμετείχε άμεσα. " είπε ο Χρήστος Τουραμάνης από το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ.
Ο Dan Bowerman, μέλος της ομάδας BABAR από το Imperial College προσθέτει: «Όταν το σύμπαν ξεκίνησε με το big bang, η ύλη και η αντιύλη δημιουργήθηκαν σε ίσες ποσότητες. Ωστόσο, όλες οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι ζούμε σε ένα σύμπαν φτιαγμένο μόνο από ύλη. Πρέπει λοιπόν να ρωτήσουμε, τι συνέβη στο αντιύλη; Το έργο στο BABAR μας φέρνει πιο κοντά στην απάντηση σε αυτήν την ερώτηση. "
Οι λεπτές διαφορές μεταξύ της συμπεριφοράς της ύλης και της αντιύλης πρέπει να είναι υπεύθυνες για την ανισορροπία της ύλης-αντιύλης που αναπτύχθηκε στο σύμπαν μας. Αλλά η τρέχουσα γνώση μας για αυτές τις διαφορές είναι ελλιπής και ανεπαρκής για να ληφθεί υπόψη η κυριαρχία της παρατηρούμενης ύλης. Η παραβίαση CP είναι μία από τις τρεις προϋποθέσεις που περιγράφει ο Ρώσος φυσικός Αντρέι Ζαχάρωφ για να εξηγήσει την παρατηρούμενη ανισορροπία της ύλης και της αντιύλης στο σύμπαν.
Ο καθηγητής Ian Halliday, Διευθύνων Σύμβουλος του Συμβουλίου Έρευνας Φυσικής Σωματιδίων και Αστρονομίας που χρηματοδοτεί τη συμμετοχή του Ηνωμένου Βασιλείου στο BABAR είπε: «Δεν καταλαβαίνουμε ακόμη πλήρως πώς εξελίχθηκε το θέμα που κυριαρχούσε στο Σύμπαν στο οποίο ζούμε. Ωστόσο, αυτό το νέο αποτέλεσμα, και οι πρόσφατες σχετικές μετρήσεις στο BABAR και άλλα πειράματα σε όλο τον κόσμο, έχουν προωθήσει πολύ την κατανόησή μας σε αυτόν τον τομέα. Υπάρχουν ακόμα πολλά να ανακαλύψουμε και να μάθουμε για αυτό το θεμελιώδες ζήτημα. "
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου PPARC
