Вперше фізики у найбільшій у світі рушниці атомів спостерігали відмінності в розпаді частинок і античастинок, що містять основний будівельний блок речовини, який називають шармом чарівності.
Знахідка може допомогти пояснити таємницю того, чому матерія взагалі існує.
"Це історична віха", - сказав Шелдон Стоун, професор фізики в Сіракузькому університеті та один із співробітників нових досліджень.
Матерія та антиматерія
Кожна частинка речовини має античастинку, яка однакова за масою, але з протилежним електричним зарядом. Коли матерія та антиматерия зустрічаються, вони знищують один одного. Це проблема. Великий вибух повинен був створити еквівалентну кількість речовини і антиматерії, і всі ці частинки повинні були швидко знищити один одного, не залишивши позаду нічого, крім чистої енергії.
Поняття порушення КП походить від російського фізика Андрія Сахарова, який запропонував це в 1967 році як пояснення того, чому матерія пережила Великий вибух.
"Це один із критеріїв, необхідних для нас, щоб існувати", - сказав Стоун, - тому важливо зрозуміти, в чому полягає походження порушення КП.
Є шість різних типів кварків, всі зі своїми властивостями: вгору і вниз, зверху і внизу, чарівність і дивно. У 1964 році фізики вперше спостерігали порушення СР у реальному житті в дивних кварках. У 2001 році вони побачили це з частинками, що містять донні кварки. (Обидва відкриття призвели до отримання Нобелівських премій для залучених дослідників.) Фізики давно теоретизували, що це трапляється і з частинками, що містять чари чарівності, але ніхто його ніколи не бачив.
Зачарований, я впевнений
Стоун - один із дослідників краси Експерименту краси Великого адронного колайдера (LHC), який використовує Великий адронний колайдер CERN, кільце 16,5 милі (27 кілометрів) на французько-швейцарському кордоні, яке посилає субатомні частинки, що перебираються одна в одну, щоб повторно створити спалахи розумної енергії, що пішли за Великим вибухом. По мірі потрапляння частинок одна в одну вони розбиваються на складові частини, які згодом розпадаються на частки секунди до більш стійких частинок.
Останні спостереження включали комбінації кварків, які називаються мезонами, зокрема мезоном D0 ("d-нуль") і мезоном анти-D0. Мезон D0 складається з одного шарму чарівності та одного антикварного кварка (античастинки верхнього кварку). Мезон анти-D0 - це комбінація одного кварка проти чарівності та одного кварка.
Обидва ці мезони розпадаються різними способами, але деякий невеликий відсоток з них закінчується як мезони, звані каонами або піонами. Дослідники вимірювали різницю швидкостей занепаду між D0 та анти-D0 мезонами, процес, який передбачав проведення непрямих вимірювань, щоб переконатися, що вони не просто вимірювали різницю в початковій продукції двох мезонів, або відмінності в тому, наскільки добре їх обладнання могло виявляти різні субатомні частинки.
Суть? Коефіцієнти занепаду відрізнялися на десяту частину відсотка.
"Засоби D0 та anti-D0 не розпадаються з однаковою швидкістю, і саме це ми називаємо порушенням CP", - сказав Стоун.
І це робить речі цікавими. Різниця в занепадах, ймовірно, недостатньо велика, щоб пояснити, що сталося після Великого вибуху, щоб залишити після себе стільки матерії, сказав Стоун, хоча він є досить великим, щоб дивувати. Але зараз, за його словами, теоретики фізики отримують свою чергу з даними.
Фізики розраховують на щось, що називається Стандартна модель, щоб пояснити, ну, все в субатомному масштабі. Питання зараз, сказав Стоун, полягає в тому, чи можуть прогнози, зроблені Стандартною моделлю, пояснити вимірювання кварк-шарму, яку щойно зробила команда, чи це потребуватиме якоїсь нової фізики - що, сказав Стоун, було б найбільш захоплюючим результатом.
"Якщо це можна було б пояснити лише новою фізикою, то нова фізика могла б містити уявлення про те, звідки походить це порушення КП", - сказав він.
Дослідники оголосили про своє відкриття у веб-трансляції CERN та опублікували передрук документа, в якому детально описували результати в Інтернеті.
- Що це? Відповіли на ваші запитання з фізики
- 18 найбільших нерозгаданих таємниць фізики
- Фотографії: Найбільший в світі атомний бойовик (LHC)
