ФОТО: benzoix/FreepikУченые обнаружили дисбаланс вселенского масштаба: материи больше, чем антиматерии
Впервые в научной практике зафиксировано нарушение симметрии между материей и антиматерией в процессах распада барионов — частиц, состоящих из трёх кварков. Это достижение стало возможным благодаря физикам международной коллаборации LHCb, работающим на Большом адронном коллайдере (БАК) в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН). Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Ключ к пониманию асимметрии Вселенной
Исследование основывается на явлении, известном как CP-нарушение, или же нарушении зарядово-зеркальной симметрии. CP-симметрия предполагает, что физические законы остаются неизменными, если одновременно изменить заряд частиц на противоположный (C — зарядовая симметрия) и отразить их в зеркале (P — пространственная симметрия). Однако эксперименты свидетельствуют о том, что эта симметрия на самом деле нарушается. Это указывает на то, что материя и антиматерия ведут себя по-разному в определенных взаимодействиях.
CP-нарушение считается одним из основных факторов, объясняющих, почему материя доминирует во Вселенной. Согласно современным космологическим теориям, после Большого взрыва материя и антиматерия должны были возникнуть в равных объемах. Однако если бы это действительно так, все частицы и античастицы аннигилировали бы, оставив лишь излучение. Наша Вселенная — это мир материи: планеты, звезды, галактики и мы сами состоим из материи, тогда как антиматерия встречается крайне редко. Этот дисбаланс требует объяснения.
Новые объекты CP-нарушения
До настоящего времени нарушение CP-симметрии удалось экспериментально зарегистрировать лишь у мезонов — частиц, состоящих из пары кварк–антикварк. Эти исследования, начавшиеся ещё в 1960-х, дали первые указания на то, что материя и антиматерия могут проявлять различия в поведении. Однако барионы, состоящие из трёх кварков (таких как протоны и нейтроны), до сих пор оставались вне поля зрения экспериментального подтверждения CP-нарушения. Это связано с тем, что такие измерения требуют исключительно высокой точности и сложного анализа данных.
Работа коллаборации LHCb стала настоящим прорывом в этом отношении. Исследователи впервые смогли зарегистрировать различия в поведении барионной материи и антиматерии во время их распадов. Сюэтин Ян, один из ведущих участников проекта, отметил: “Мы наблюдали различия в распадах барионной материи и антиматерии. Это первая экспериментальная демонстрация CP-нарушения в частицах, состоящих из трёх кварков, а не двух”.
Для достижения такого результата потребовались годы исследований и анализ больших объемов данных, полученных в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере. Экспериментальное подтверждение CP-нарушения в барионах оказалось крайне сложным из-за их сложной структуры и особенностей распада. Тем не менее, ученым удалось зарегистрировать различия в поведении этих частиц с высокой степенью достоверности.
Почему это важно
Хотя новые данные пока не дают окончательного ответа на вопрос о том, почему Вселенная в основном состоит из материи, они предоставляют важные подсказки для будущих исследований. Эти результаты подтверждают, что CP-нарушение может проявляться не только в мезонах, но и в барионах. Физики надеются, что дальнейшие исследования в этом направлении помогут выйти за пределы Стандартной модели физики — теории, описывающей взаимодействия элементарных частиц. На данный момент стандартная модель, хотя и успешно объясняет большинство наблюдаемых явлений, не в состоянии полностью объяснить дисбаланс между материей и антиматерией. Новые данные могут указать на наличие физики за пределами этой модели, что станет важным шагом к пониманию устройства Вселенной
Источник: russian7.ru
