CERN-fysiker som arbetar med LHCb-detektorn har hittat de första möjliga skillnaderna mellan materia och antimateria, vilket förklarar varför det nästan inte finns något antimateria i det moderna universum, enligt en artikel publicerad i tidskriften Nature Physics.
Det tros att i de första ögonblicken efter Big Bang fanns en lika stor mängd materia och antimateria. Idag är världen fylld med materia, och detta faktum är ett fysiskt mysterium, eftersom ämnets partiklar och antimateria borde ha förstört varandra i det ögonblick som de dök upp i det framtida universums quark "soppa". Därför uppstår frågan - var försvann antimaterialet och varför universum finns.
Idag försöker forskare att hitta ett svar på denna fråga på två sätt - genom att simulera de förhållanden som fanns under Big Bang, inklusive med hjälp av partikelacceleratorer, och även genom att jämföra de grundläggande egenskaperna hos materia och antimateria. Under de senaste 50 åren har inga signifikanta skillnader i deras egenskaper hittats, vilket är anledningen till att många fysiker började leta efter exotiska svar på mysteriet om försvinnandet av antimateria i processen för att utvidga universum och egenskaperna för "Gud-partikeln", Higgs boson.
Nicola Neri från University of Milan (Italien) och hans kollegor i LHCb-samarbetet, inklusive dussintals ryska fysiker, hävdar den möjliga upptäckten av sådana skillnader i beteende hos materia och antimateria i de uppgifter som samlats in av LHCb-instrumentet under den första säsongen av Large Hadron Collider efter att ha startat om det i maj 2015.
Forskarnas uppmärksamhet drogs till gnagorna i förfallen hos de så kallade lambda baryonerna - superheavypartiklar som består av två lätta kvarkar och en tung kvark. I vissa sällsynta fall förfaller dessa partiklar i fyra delar - tre pi-meson och en proton, och i andra, ännu mer sällsynta fall - till två kaoner, en pi-meson och en proton.
Arten och frekvensen av dessa sönderfall, som forskare konstaterar, borde vara ungefär densamma för partiklar och antipartiklar, men experimentella data från LHC visar att "mönstret" för förflyttning av förfallsprodukter i vissa fall skilde sig med 10-20% från den allmänt accepterade bilden av fysikens standardmodell i dessa fall där anti-lambda baryoner förföll. Enligt fysiker indikerar denna asymmetri en liknande asymmetri i styrka i egenskaperna hos partiklar som är involverade i förfallprocessen.
Hittills är denna observation inte en upptäckt - fysiker har lyckats registrera endast sex tusen fall av förfall av lambda baryoner enligt dessa scenarier, och konfidensnivån för denna upptäckt är 3,3 sigma (0,1% av sannolikheten för ett sammanfall eller mätfel). I partikelfysiken betraktas endast de observationer som når en 5 sigma-nivå av förtroende som en upptäckt, och därför är beräkningarna av Neri och hans kollegor bara ett allvarligt antydande av en upptäckt.
Å andra sidan, enligt tidskriften Symmetry, lovar forskare att snart publicera uppdaterade mätresultat, byggda med hänsyn till de uppgifter som LHCb och hela Large Hadron Collider genomförde från januari till november förra året. Om dessa initiala uppgifter bekräftas, kommer det att vara möjligt att säga att forskare verkligen är nära att lösa ett av universums huvudmysterier, förknippade med människors existens i synnerhet och all materia i allmänhet.
Kampanjvideo:
”Vi har bevisat att vi är i spetsen av fantastiska upptäckter. Vår detektor är så känslig att vi nu kan påbörja en systematisk sökning efter materialets asymmetri och antimateria i andra tunga baryoner. Våra kapaciteter kommer att utvidgas ytterligare med uppdateringen av detektorn 2018, avslutar Neri.
