Οι επιστήμονες του CERN έκαναν μια πρωτοποριακή ανακάλυψη, που ρίχνει φως στην κατανόησή μας για το γιατί το Σύμπαν αποτελείται από ύλη και όχι από αντιύλη. Το μυστικό ίσως βρίσκεται στα βαρυόνια-λάμδα ομορφιάς.
Αναλύοντας τον τεράστιο όγκο δεδομένων του LHC (Large Hadron Collider), οι ερευνητές παρατήρησαν μια μικρή αλλά σημαντική ασυμμετρία στη συμπεριφορά σωματιδίων, που ονομάζονται βαρυόνια-λάμβα ομορφιάς (ναι, είναι περίεργο το όνομα). Συγκεκριμένα, παρατήρησαν πως διασπάται με διαφορετικό ρυθμό από το αντίστοιχο της αντιύλης. Αυτό παραβιάζει την ισοτιμία φορτίου (CP), ένα φαινόμενο που αναφέρεται σε σωματίδια αντίθετου φορτίου. Αυτό δίνει μια κρίσιμη εξήγηση στο γιατί η ύλη μπορεί να κυριάρχησε απέναντι στην αντιύλη, στο πρώιμο σύμπαν. Χωρίς αυτή, το σύμπαν θα ήταν εντελώς κενό.
Το ποροστό της παραβίασης του CP, που προβλέπεται από το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής των Σωματιδίων, είναι αρκετά μικρό για να εξηγήσει την αφθονία της ύλης στο Σύμπαν μας. Επιπλέον, αυτή η παραβίαση έχει ανιχνευθεί και στο παρελθόν, μόνο σε σωματίδια που αποτελούνται από ζεύγη κουάρκ-αντικουάρκ, που ονομάζονται μεσόνια. Δεν είχε παρατηρηθεί ξανά σε βαρυόνια (σωματίδια τριών κουάρκ), όπως πρωτόνια και νετρόνια, που είναι και και το μεγαλύτερο μέρος της ορατής ύλης σε όλο το σύμπαν.
Η πρόσφατη ανίχνευση όμως είναι η πρώτη στο είδος της και μπορεί να αλλάξει τα πάντα, ανοίγοντας ένα νέο παράθυρο για την μελέτη της φυσικής πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο. Οι ερευνητές παρουσίασαν τα ευρήματά τους στις 24 Μαρτίου στο συνέδριο Rencontres de Moriond στο La Thuile της Ιταλίας και δημοσίευσαν μια μελέτη που δεν είχε αξιολογηθεί από ομότιμους στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv.
“Ο λόγος για τον οποίο χρειάστηκε περισσότερος χρόνος για να παρατηρηθεί η παραβίαση της CP στα βαρυόνια παρά στα μεσόνια οφείλεται στο μέγεθος του φαινομένου και των διαθέσιμων δεδομένων”, δήλωσε ο Vincenzo Vagnoni, εκπρόσωπος του πειράματος του Large Hadron Collider (LHCb) που έκανε την ανίχνευση . «Χρειάστηκαν πάνω από 80.000 διασπάσεις βαρυονίου για να δούμε ασυμμετρία ύλης-αντιύλης με αυτήν την κατηγορία σωματιδίων για πρώτη φορά».
Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο της κοσμολογίας, αμέσως μετά την Μεγάλη Έκρηξη, το νεαρό σύμπαν ήταν ένα ζωμός πλάσματος από ύλη και σωματίδια αντιύλης, που αμέσως μετά την εμφάνισή τους, εξολόθρευαν το ένα το άλλο κατά την επαφή.
Σύμφωνα με την θεωρία, η ύλη και η αντιύλη μέσα σε αυτή την τεράστια σούπα πλάσματος, θα έπρεπε να είχαν εξολοθρεύσει η μία την άλλη εντελώς. Όμως, οι επιστήμονες πιστεύουν πως κάποια άγνωστη ανισορροπία, πιθανή παραβίαση του CP σε σε διασπάσεις που εμπλέκουν την αδύναμη πυρηνική δύναμη, επέτρεψε την παραγωγή περισσότερης ύλης παρά αντιύλης, προστατεύοντάς την από την αυτοκαταστροφή.
Για να βρουν αυτή την παραβίαση CP, οι επιστήμονες στο LHCb έπρεπε να αναλύσουν δεδομένα από ατελείωτες αλληλεπιδράσεις σωματιδίων, όπου τα πρωτόνια συγκρούονται περίπου 25 εκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο. Τα δεδομένα που είχαν ήταν από το 2009 μέχρι το 2018, οπότε μιλάμε για έναν τρομακτικά μεγάλο όγκο δεδομένων.
Καταλόγισαν τις διασπάσεις στα βαρυόνια-λάμδα ομορφιάς αναζητώντας τα ενδεικτικά μονοπάτια που δημιουργούνται από τα προϊόντα διάσπασής του, ένα πρωτόνιο, ένα καόνι και ένα ζευγάρι αντίθετα φορτισμένα πιόνια, παράλληλα με τις διασπάσεις του αντίστοιχου αντιύλης του.
Ιάπωνες επιστήμονες δημιούργησαν νέο είδος πλαστικού που διαλύεται στο θαλασσινό νερό
Η ανάλυσή τους αποκάλυψε πως η διαφορά μεταξύ των αριθμών διάσπασης στα βαρυόνια-λάμδα ομορφιάς και των αντί-βαρυονίων ομορφιάς-λάμδα ήταν 2,45% από το μηδέν με μια αβεβαιότητα περίπου 0,47%. Αυτό μετρήθηκε σε μια στατιστική σημασία 5,2 σίγμα, υπερβαίνοντας το αποτέλεσμα των πέντε σίγμα που χρησιμοποιούν οι φυσικοί ως το “χρυσό πρότυπο” για την αναγγελία μιας νέας ανακάλυψης.
Με τα ευρήματα πλέον να έχουν επιβεβαιωθεί, οι φυσικοί του πειράματος θα αναζητήσουν περισσότερες παραβιάσεις CP, όταν ανοίξει ξανά ο Μεγάλος Επιταχυντή Αδρονίων (LCP) το 2030. Στόχος τους είναι να συλλέξουν περισσότερα δεδομένα για τον βασικό μηχανισμό που πιθανότατα ήταν η αιτία της ύπαρξης της ύλης και κατά συνέπεια της δικής μας ύπαρξης.
«Όσο περισσότερα συστήματα παρατηρούμε με παραβιάσεις CP και όσο πιο ακριβείς είναι οι μετρήσεις, τόσο περισσότερες ευκαιρίες έχουμε να δοκιμάσουμε το Καθιερωμένο μοντέλο και να αναζητήσουμε τη φυσική πέρα από αυτό», είπε ο Vagnoni. «Η πρώτη παρατήρηση παραβίασης CP σε μια διάσπαση βαρυονίου ανοίγει το δρόμο για περαιτέρω θεωρητικές και πειραματικές έρευνες της φύσης της παραβίασης CP, προσφέροντας πιθανώς νέους περιορισμούς για τη φυσική πέρα από το Καθιερωμένο μοντέλο».
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο ArXiv.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
