Analyse af kølvandet på partikelkollisioner har afsløret to nye tilfælde af “CP -overtrædelse”, en proces, der forklarer, hvorfor vores univers indeholder mere sag end antimateri
LHCB -detektoren på CERN
Var det ikke for et fænomen kaldet CP -overtrædelse, ville vi sandsynligvis ikke eksistere. En ny analyse af partikler, der smadrer sammen ved den store Hadron Collider (LHC), hjælper forskere med bedre at forstå det.
“I kosmologiske modeller tror vi, at der var den samme mængde stof og antimaterie i begyndelsen af universet, og så udviklede det sig til et sagt domineret univers. Men hvordan?” Siger Ozlem Ozcelik på CERN, Particle Physics Laboratory nær Genève, Schweiz, hjemsted for LHC.
CP -overtrædelse er det aftalte svar på dette spørgsmål. Det henviser til processer, såsom forfald af partikler, der resulterer i mere sag end antimaterie. Dette sikrer, at stof dominerer universet, herunder det i vores kroppe snarere end at have alle blevet udslettet i et scenarie med nøjagtigt lige store mængder antimaterie. Men detaljerne i sådanne processer er uklare – det er her Ozceliks forskning kommer ind. Med kolleger har hun afsløret to nye eksempler på CP -krænkelse i kølvandet på energiske partikelkollisioner.
Forskerne analyserede data om protonkollisioner indsamlet af LHCB -detektoren – et eksperiment på CERN, der fokuserer på CP -overtrædelse. Hver kollision skaber en række partikler, herunder både stof og antimaterieformer, hvoraf nogle er så ustabile, at de øjeblikkeligt begynder at henfalde. Ozcelik og hendes kolleger opdagede, at en ustabil sagpartikel kendt som ”bund Lambda Baryon” forfaldt i en anden hastighed end dens antimaterie -modstykke, hvilket afslørede en CP -overtrædelse.
I en anden undersøgelse kiggede teamet til LHC -data for at analysere forfaldet af en anden partikel kaldet “Beauty Meson” og dets antimaterie -modstykke – og identificerede en anden CP -overtrædelse. Ingen overtrædelse er blevet opdaget før.
Ozcelik siger, at standardmodellen for partikelfysik – vores bedste beskrivelse af de grundlæggende byggesten til naturen – forudsiger mange CP -krænkelser, herunder de nyligt opdagede, men de tilføjer ikke en stor nok effekt til at forklare, hvor meget mere betyder noget end Antimatter, vores kosmos indeholder. Derfor er det afgørende at lede efter nye CP -krænkelser og netop kvantificere dem er afgørende for at samle antydninger til, hvad der kan mangle fra standardmodellen, siger hun.
Robert Fleischer ved det hollandske National Institute for Subatomic Physics siger, at forfaldet, som teamet har fokuseret på, er vigtige for at raffinere teorier om partikelfysik, især i tilfælde, hvor det er meget vanskeligt at gøre matematiske forudsigelser. ”Det er også eksperimentelt virkelig utroligt, at teamet formåede at nå dette niveau af (præcision), der foretager målinger,” siger han. Dette gør ham optimistisk over, at ikke kun vil flere tilfælde af CP -overtrædelse snart opdages, men at nogle vil være overraskende og pege mod nye fysiklove.
I 2030 er LHC planlagt til at gennemføre en anden række eksperimenter, der vil fange data om endnu flere partikler, og Ozcelik, og hendes team vil bruge dem til at se efter nye CP -krænkelser.
Reference: Fysiske gennemgangsbreveDoi: 10.1103/Physrevlett.134.101801 og doi: 10.1103/Physrevlett.134.101802