Fyzici najväčšieho atómového fajčiara vôbec prvýkrát pozorovali rozdiely v rozklade častíc a antičastíc obsahujúcich základný stavebný blok hmoty, ktorý sa nazýva kúzelný kvark.
Toto zistenie by mohlo pomôcť vysvetliť záhadu, prečo vôbec záležitosť existuje.
„Je to historický medzník,“ povedal Sheldon Stone, profesor fyziky na Syracuse University a jeden zo spolupracovníkov nového výskumu.
Hmota a antihmota
Každá častica má antičasticu, ktorá je hmotnosťou rovnaká, ale má opačný elektrický náboj. Keď sa stretnú hmota a antihmota, navzájom sa zničia. To je problém. Veľký tresk mal vytvoriť rovnaké množstvo hmoty a antihmoty a všetky tieto častice sa mali rýchlo zničiť a nezanechať nič iné ako čistú energiu.
Pojem porušenie CP pochádza od ruského fyzika Andreja Sacharova, ktorý ho navrhol v roku 1967 ako vysvetlenie, prečo hmota prežila Veľký tresk.
„Toto je jedno z kritérií, ktoré potrebujeme, aby sme mohli existovať,“ povedal Stone, „takže je dôležité pochopiť, aký je pôvod porušenia CP.“
Existuje šesť rôznych druhov kvarkov, všetky s vlastnými vlastnosťami: hore a dole, hore a dole, kúzlo a čudné. V roku 1964 fyzici prvýkrát pozorovali porušenie CP v reálnom živote v podivných kvarkoch. V roku 2001 to videli s časticami obsahujúcimi kvarky dna. (Obidva objavy viedli k udeleniu Nobelovej ceny za zapojených vedcov.) Fyzici dlho predpokladali, že sa to stalo aj s časticami obsahujúcimi kúzelné kvarky, ale nikto to nikdy nevidel.
Som očarený, som si istý
Kameň je jedným z vedcov experimentu krásy Veľkého Hadrona Collidera (LHC), ktorý využíva CERNov veľký hadronový urýchľovač, 16,5-míľový (27 km) krúžok na francúzsko-švajčiarskej hranici, ktorý vysiela subatomické častice, ktoré sa vzájomne zachytávajú, aby znovu premiešali. vytvorte záblesky ohromujúcej energie, ktorá nasledovala po Veľkom tresku. Keď sa častice rozbijú na seba, rozpadnú sa na svoje základné časti, ktoré sa potom rozpadnú vo frakciách od sekundy na stabilnejšie častice.
Posledné pozorovania sa týkali kombinácií kvarkov nazývaných mezóny, konkrétne mezonát D0 („d-nula“) a mezón anti-D0. Mesón D0 sa skladá z jedného kvarku charm a jedného kvarku anti-up (antičastice kvarku up). Mesón anti-D0 je kombináciou jedného kvarku proti šarmu a jedného kvarku.
Obidva tieto mezóny sa rozpadajú mnohými spôsobmi, ale niektoré malé percento z nich končí ako mezóny nazývané kaóny alebo pióny. Vedci zmerali rozdiel v miere úpadku medzi Mesónmi D0 a anti-D0, čo je proces, ktorý zahŕňal vykonanie nepriamych meraní, aby sa zabezpečilo, že nielen nemeria rozdiel v počiatočnej produkcii týchto dvoch mezónov, ani rozdiely v tom, ako dobre zariadenie mohlo detegovať rôzne subatomárne častice.
Spodný riadok? Pomery rozkladu sa líšili o desatinu percenta.
„Znamená to, že D0 a anti-D0 sa nerozpadajú rovnakou rýchlosťou, a to je to, čo nazývame porušovaním CP,“ povedal Stone.
A to robí veci zaujímavými. Rozdiely v rozpadoch pravdepodobne nie sú dosť veľké na to, aby vysvetlili, čo sa stalo po tom, čo Veľký tresk zanechal toľko hmoty, povedal Stone, hoci je dosť veľký na to, aby bol prekvapivý. Ale teraz, ako povedal, teoretici fyziky sa dostanú k dátam.
Fyzici sa spoliehajú na niečo, čo sa nazýva štandardný model, aby vysvetlili dobre všetko na subatomárnej stupnici. Stone teraz povedal, že otázkou je, či predpovede štandardného modelu dokážu vysvetliť meranie pôvabu kvarku, ktoré tím práve urobil, alebo či to bude vyžadovať nejakú novú fyziku - čo by, podľa Stonea, bol najúžasnejší výsledok.
„Keby to bolo možné vysvetliť iba novou fyzikou, táto nová fyzika by mohla obsahovať myšlienku, odkiaľ toto porušenie CP pochádza,“ povedal.
Vedci oznámili objav v webcasti CERN a uverejnili predtlačok papiera s podrobnosťami o výsledkoch online.
- Čo je to? Odpovedali na vaše otázky týkajúce sa fyziky
- 18 najväčších nevyriešených záhad vo fyzike
- Fotografie: Najväčší atómový fajčiar na svete (LHC)
