Nová vôňa asymetrie medzi hmotou a antihmotou

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kolaborácia LHCb v CERN-e zaznamenala po prvý raz asymetriu medzi hmotou a antihmotou, ktorá je známa ako narušenie CP symetrie, v častici nazývanej D0 mezón. Tento objav, ktorý bol prezentovaný dnes na výročnej konferencii Rencontres de Moriond a na špeciálnom seminári v CERNe, sa určite dostane do učebníc fyziky častíc.

"Tento výsledok je míľnikom v histórii fyziky častíc. Od objavu D mezónu pred viac ako 40 rokmi časticoví fyzici predpokladali, že k narušeniu CP symetrie dochádza aj v tomto systéme, ale až teraz, po využití v podstate všetkých údajov zozbieraných experimentom, to kolaborácia LHCb konečne dokázala pozorovať,“ povedal riaditeľ CERNu pre výskum a výpočtovú techniku Eckhard Elsen.

 

Termín CP označuje transformáciu, ktorá zamení časticu so zrkadlovým obrazom jej antičastice. Je známe, že slabé interakcie štandardného modelu časticovej fyziky indukujú rozdiel medzi správaním niektorých častíc a ich CP náprotivkov, čo je asymetria známa ako narušenie CP symetrie. Narušenie CP symetrie bolo prvýkrát pozorované v 60-tych rokoch v Laboratóriu Brookhaven v USA v časticiach nazývaných neutrálne K mezóny, ktoré obsahujú "podivný kvark" a v roku 2001 experimenty v laboratóriach SLAC v USA a KEK v Japonsku pozorovali tento jav v neutrálnych B mezónoch, ktoré obsahujú "spodný (b) kvark". Tieto objavy viedli k dvom Nobelovým cenám za fyziku, jednej v roku 1980 a druhej v roku 2008.

 

Narušenie CP symetrie je základným rysom nášho vesmíru, potrebným na vyvolanie procesov, ktoré po Big Bangu vytvorili prevahu hmoty nad antihmotou, ktorú pozorujeme v dnešnom vesmíre. Doteraz pozorovaná veľkosť narušenia CP symetrie v interakciách štandardného modelu je však príliš malá na to, aby vysvetlila súčasnú nerovnováhu medzi hmotou a antihmotou, čo svedčí o existencii ďalších, zatiaľ neznámych zdrojov narušenia CP.

 

D0 Mezón je zložený z pôvabného (šarmového) kvarku a anti-kvarku. Narušenie CP symetrie bolo doteraz pozorované len v časticiach obsahujúcich podivný alebo spodný kvark. Tieto najnovšie pozorovania potvrdili charakter narušenia CP symetrie, ktorý je opísaný v štandardnom modeli tzv. Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) zmiešavacou maticou, ktorá opisuje ako sa kvarky rôznych druhov navzájom premieňajú prostredníctvom slabých interakcií. Hlboký pôvod CKM matice a hľadanie ďalších zdrojov a prejavov CP narušenia patria medzi veľké otvorené otázky fyziky častíc. Objav narušenia CP v mezóne D0 je prvým dôkazom tejto asymetrie pre pôvabný kvark, čo pridáva nové impulzy do skúmania týchto otázok.

 

Na pozorovanie tejto CP asymetrie využili výskumníci z LHCb úplný súbor údajov, ktorý poskytol Veľký hadrónový urýchľovač (LHC) ich experimentu v rokoch 2011 až 2018. Konkrétne hľadali rozpady D0 mezónu a jeho antičastice anti-D0 na kaóny alebo pióny. "Hľadanie týchto dvoch rozpadových produktov v našej unikátnej vzorke častíc D0 nám umožnilo dosiahnuť požadovanú citlivosť na meranie malého množstva narušenia CP, ktoré sa očakáva pre takéto rozpady. Meranie veľkosti narušenia potom spočíva v nájdení rozdielu medzi počtom rozpadov D0 a anti-D0, “vysvetlil Giovanni Passaleva, hovorca kolaborácie LHCb.

 

Výsledok má štatistickú významnosť 5,3 štandardných odchýlok, čo presahuje prah 5 štandardných odchýlok požadovaných časticovými fyzikmi na vyhlásenie objavu. Toto meranie bude stimulovať teoretickú prácu, ktorá zhodnotí jeho vplyv na popis CP narušenia pomocou CKM matice v štandardnom modeli a otvorí okno na hľadanie možných nových zdrojov narušenia CP symetrie s využitím pôvabných častíc.

Sledujte vysielanie seminára z CERNu  o 11:00 ženevského času.
Viac informácií nájdete na webovej stránke LHCb a v  článku, ktorý opisuje výsledky.

 

 

 










 

Späť