Příběh zatím: 16. července mezinárodní spolupráce vědců se sídlem v Evropě uvedla, že měli, poprvépozorovali, že verze hmoty a antihmoty typu subatomické částice se nazývají baryon rozpad různými rychlostmi. Výsledek odhalil nový rozdíl v jejich chování, který může pomoci vysvětlit, proč je vesmír vyroben převážně z hmoty.
Proč je vesmír vyroben převážně z hmoty?
Velký třesk před 13,8 miliardami let měl vytvořit stejné množství hmoty a antihmoty. Ale když se rozhlížíme, vidíme vesmír plný hmoty – hvězdy, planety, lidí – zatímco antihmota je téměř nikde k nalezení. Tato lopsidedness je jednou z největších nevyřešených tajemství ve vědě. Fyzici se domnívají, že jemné rozdíly v tom, jak se záležitost a antihmota chovají, zejména něco, co se nazývá porušení CP, by mohly být hlavní vodítko pro pochopení této nerovnováhy.
CP je zkratka pro konjugaci náboje (C) a parita (P). Konjugace náboje znamená vyměnit částici za jeho antisatikulku (která má opačný elektrický náboj) a parita znamená převrácení doleva a doprava, jako je pohled do zrcadla. Pokud by vesmír ošetřoval hmotu a antihmotu přesně stejnou, i po výměně částic a zrcadlové převrácení, které bychom řekli, že CP symetrie drží. Experimenty však ukázaly, že tato symetrie může být porušena. Tomu se říká porušení CP.
Porušení CP je zásadní, protože je to jedna z podmínek nezbytných pro to, aby vesmír skončil s více hmotou než antihmota.
Bylo narušení CP viděno dříve?
„Zatímco narušení CP bylo dříve pozorováno u mesonů, částice vyrobené z párů Quark-Antiquark páry, nikdy předtím nebylo vidět u baryonů, tříkrytá částice, jako jsou protony a neutrony, které představují většinu viditelné záležitosti ve vesmíru,“ řekl indický institut vědy, Bengalur, Bengalur, Bengalur Hindu.
Nový výsledek je první, kdo ukazuje porušení CP v Baryon Decays, konkrétně v částici zvané λb0 Baryon.
Λb0 Baryon je těžká subatomická částice vyrobená ze tří kvarků: kvark nahoru, kvark dolů a spodní kvark. Jeho antisatikul, λb0-Bar, má odpovídající starožitnosti. V nové studii vědci studovali, jak λb0 Baryon se rozpadá do protonu, negativně nabitého Kaona a dvou pionů (jeden pozitivní, jeden negativní). Také se podívali na stejný rozpad pro antisatikul, ale s opačným nábojem.
Jak je pozorováno rozpady částic?
K experimentu došlo u velkého hadronového Collider (LHC) v Evropě a údaje pro jeho analýzu byly shromážděny detektorem LHCB stroje. Během několika let tým shromažďoval data z miliard kolizí proton-protonu, které občas vytvořily λb0 a λb0-Bar Baryons. Sofistikované algoritmy a techniky strojového učení pak pomohly vědcům vybrat vzácné události, kde se tito baryoni rozpadli do specifické sady částic, které hledali.
Klíčem je porovnat, jak často λb0 Baryon se rozpadá do zvolené sady částic s tím, jak často jeho antičástice dělá. Pokud by se zákony fyziky zacházely s hmotou a antihmotou identicky, tyto sazby by byly stejné. Jakýkoli rozdíl po účtování možných experimentálních zkreslení by byl důkazem porušení CP. Vědci měřili množství zvané asymetrie CP, což je rozdíl v míře rozpadu děleno celkovým počtem rozpadů.
Vědci byli velmi opatrní při identifikaci a odstranění dalších účinků, které napodobují porušení CP. Například LHC může produkovat o něco více λb0 Baryony než λb0-Barské antibaryony nebo detektor LHCB mohou být lepší při hledání jednoho nad druhým. Pro opravu těchto efektů tým použil ovládací kanál, podobný rozpad, kde se neočekává žádné porušení CP. Měřením jakékoli asymetrie v tomto kontrolním kanálu by mohli tyto obtěžující efekty odečíst a izolovat skutečný signál porušení CP.
Jaký byl hlavní výsledek?
Vědci zjistili jasný rozdíl v míře rozpadu: asymetrie CP byla měřena asi 2,45%, s velmi malou nejistotou.
„Statisticky se naměřená asymetrie CP odchyluje od nuly o 5,2 standardní odchylky, což převyšuje prahovou hodnotu 5-sigma potřebnou k získání objevu fyziky částic,“ řekl Dr. Nayak. „Tento historický objev má potenciál prohloubit naše chápání nerovnováhy a antimimatu v“.
Je to velký krok vpřed, i když množství pozorovaného porušení CP je stále příliš malé na to, aby odpovídalo velké nerovnováze mezi hmotou a antihmotou ve vesmíru.
Vědci nyní mohou hledat porušení CP v jiných rozpadu baryonu a pokusit se ho přesněji měřit. Teoreticky mohou pracovat na pochopení komplexní dynamiky, která vytvářejí tyto účinky a hledají známky dříve neobjevených částic a sil, ve snaze zapojit mezery v našem znalostech našeho vesmíru. Konečným cílem je zjistit, zda existují další zdroje porušení CP, které by mohly vysvětlit dominanci hmoty.
Zjištění se také zabývá základní otázkou o naší existenci: proč je něco než nic? Každý atom ve vašem těle, každá hvězda na obloze, existuje, protože hmota nějak vyhrála nad antihmotem. Odhalením jemných rozdílů v tom, jak se s přírodou zachází, vědci spojují příběh o tom, jak se náš vesmír stal tak, jak to je.
Publikováno – 17. července 2025 11:00
