Учёные ЦЕРН обнаружили возможное объяснение фундаментального различия в том, как физика обращается с материей и антиматерией. Эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК) подтвердили, что барионы и антибарионы ведут себя по-разному.
Этот эффект, известный как нарушение CP-инвариантности, ранее наблюдался только у мезонов. Но экспериментальное подтверждение его наличия у барионов, составляющих основную часть материи Вселенной, — это то, за чем физики давно охотились.
«Это показывает, что тонкие различия между материей и антиматерией существуют в более широком диапазоне частиц, что указывает на то, что фундаментальные законы физики по-разному относятся к барионам и антибарионам», — сказал ScienceAlert Сюэтин Ян, физик ЦЕРН и первый автор исследования.
«Асимметрия материи и антиматерии во Вселенной требует нарушения CP-инвариантности в барионах, так что это открытие — ключевой шаг вперёд в проверке того, насколько полна наша текущая теория, и в исследовании того, может ли новая физика скрываться в местах, которые мы ещё не изучили достаточно внимательно».
Это открытие стало возможным благодаря тому, что команда проанализировала около 80 000 событий распада частиц в данных, собранных на БАК в период с 2011 по 2018 год. Сфокусировавшись на частицах, называемых лямбда-красивыми (Λb) барионами, и их антивещественных аналогах, исследователи искали любой намёк на разницу в способах их распада.
Если бы CP-симметрия сохранялась, то и вещество, и антивещество должны были бы распадаться на одинаковые, хоть и «зеркальные», продукты распада. Однако команда обнаружила 2,5% относительное различие между распадами барионов и антибарионов.
«Это может показаться незначительным, но результаты достаточно статистически значимы», — говорит Янг. «Он показывает, что Λb и анти-Λb распадаются не совсем одинаково, что позволяет наблюдать нарушение CP-симметрии в барионах».
Важно отметить, что статистическая значимость находки составила 5,2 сигма. Это означает, что вероятность того, что наблюдаемый эффект возникает из-за случайных флуктуаций, составляет всего 1 к 10 миллионам.
Теоретически во время Большого взрыва должно было родиться поровну материи и антиматерии, после чего они бы аннигилировали без следа. Но этого, очевидно, не произошло, и, видимо, какой-то неизвестный фактор вмешался в процесс так, что материи было создано (или осталось) чуть больше, чем антиматерии. Всё, что существует сегодня, состоит из той крошечной части материи, которая пережила раннюю аннигиляцию.
В простой Вселенной инверсия заряда и чётности частицы, которые превращают материю в антиматерию, не должны менять её поведения в соответствии с законами физики. Эта концепция известна как CP-симметрия, и хотя когда-то она считалась такой же незыблемой, как сохранение энергии, определённый уровень нарушения CP-инвариантности предсказывается Стандартной моделью физики с середины 20-го века.
Новое открытие показывает, что что-то заставляет материю и антиматерию распадаться по-разному.
Источник: Хабр
Комментариев нет:
Отправить комментарий