Dzisiaj, 2 sierpnia 2004 r., Fizycy cząstek z Wielkiej Brytanii i całego świata pracujący nad eksperymentem BABAR w Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) w USA, ogłosili ekscytujące nowe wyniki pokazujące dramatyczną różnicę w zachowaniu materii i antymaterii. Ich odkrycie może pomóc wyjaśnić, dlaczego Wszechświat, w którym żyjemy, jest zdominowany przez materię, a nie zawiera równych części materii i antymaterii.
Akcelerator PEP-II SLAC zderza elektrony i ich odpowiedniki antymaterii, pozytony, w celu wytworzenia obfitości egzotycznych par ciężkich cząstek i par cząsteczek zwanych mezonami B i anty-B. Te rzadkie formy materii i antymaterii są krótkotrwałe, rozkładają się z kolei na inne lżejsze cząsteczki subatomowe, takie jak kaony i piony, które można zobaczyć w eksperymencie BABAR.
„Gdyby nie było różnicy między materią a antymaterią, zarówno mezon B, jak i mezon anty-B wykazywałyby dokładnie ten sam wzór rozpadu. Nasz nowy pomiar pokazuje jednak przykład dużej różnicy w szybkościach rozkładu. ” powiedział Marcello Giorgi z SLAC, Pisa University i INFN, rzecznik BABAR.
Przesiewając rozpady ponad 200 milionów par mezonów B i anty-B, eksperymentatorzy odkryli uderzającą asymetrię materii i antymaterii. „Znaleźliśmy 910 przykładów rozpadu mezonu B na kaon i pion, ale tylko 696 przykładów anty-B”, wyjaśnił Giorgi. „Nowy pomiar jest w dużej mierze wynikiem doskonałej wydajności akceleratora PEP-II SLAC i wydajności detektora BABAR. Akcelerator działa teraz trzykrotnie szybciej niż jego projekt, a BABAR jest w stanie zarejestrować około 98% zderzeń. ”
Podczas gdy BABAR i inne eksperymenty obserwowały wcześniej asymetrie antymaterii, po raz pierwszy stwierdzono różnicę poprzez proste policzenie liczby rozpadów mezonów B i anty-B do tego samego stanu końcowego. Efekt ten jest znany jako bezpośrednie naruszenie CP i wynosi 13%; podobny efekt występuje w przypadku rozpadu Kaonów i antyKonów, ale tylko na poziomie 4 części na milion!
„Jest to silny, przekonujący sygnał bezpośredniego naruszenia CP w rozpadach B, rodzaj asymetrii materii i antymaterii, który miał istnieć, ale nie był wcześniej obserwowany. Dzięki temu odkryciu pełny wzór asymetrii antymaterii łączy się w spójny obraz. Jestem bardzo podekscytowana i zadowolona, ponieważ jeden z moich doktorantów, Carlos Chavez, który jest obecnie w SLAC, był bezpośrednio zaangażowany. ” powiedział Christos Touramanis z University of Liverpool.
Dan Bowerman, członek zespołu BABAR z Imperial College dodaje: „Kiedy wszechświat zaczął się od Wielkiego Wybuchu, materia i antymateria powstały w równych ilościach. Jednak wszystkie obserwacje wskazują, że żyjemy we wszechświecie zbudowanym wyłącznie z materii. Musimy więc zapytać, co stało się z antymaterią? Praca w BABAR przybliża nas do odpowiedzi na to pytanie. ”
Subtelne różnice między zachowaniem materii i antymaterii muszą być odpowiedzialne za nierównowagę materii i antymaterii, która rozwinęła się w naszym wszechświecie. Ale nasza obecna wiedza na temat tych różnic jest niepełna i niewystarczająca, aby wyjaśnić obserwowaną dominację materii. Naruszenie CP jest jednym z trzech warunków nakreślonych przez rosyjskiego fizyka Andrieja Sacharowa w celu wyjaśnienia zaobserwowanego braku równowagi materii i antymaterii we wszechświecie.
Profesor Ian Halliday, dyrektor naczelny Rady Badań Fizyki Cząstek i Astronomii, która finansuje udział Wielkiej Brytanii w BABAR, powiedział: „Nadal nie rozumiemy w pełni, jak ewoluowała materia dominująca Wszechświat, w którym żyjemy. Jednak ten nowy wynik i ostatnie powiązane pomiary w BABAR i innych eksperymentach na całym świecie znacznie poszerzyły naszą wiedzę w tej dziedzinie. Jest jeszcze wiele do odkrycia i nauczenia się w tej podstawowej kwestii. ”
Oryginalne źródło: PPARC News Release
