Esmakordselt on maailma suurima aatomi purustaja füüsikud täheldanud aine põhiosa, mida nimetatakse võluvarjundiks, osakeste ja antiosakeste lagunemise erinevusi.
Leid võib aidata selgitada mõistatust, miks mateeria üldse eksisteerib.
"See on ajalooline verstapost," ütles Syracuse ülikooli füüsikaprofessor ja üks uue uurimistöö kaastöötajatest Sheldon Stone.
Matter ja antimaterjal
Igal aineosakesel on antiosake, mis on massilt identne, kuid vastupidise elektrilaenguga. Kui mateeria ja antimaterjal kohtuvad, hävitavad nad üksteise. See on probleem. Suur pauk oleks pidanud looma samaväärse hulga ainet ja antimaterjali ning kõik need osakesed oleks pidanud üksteise kiiresti hävitama, jättes järele vaid energia.
CP rikkumise idee tuli vene füüsikult Andrei Saharovilt, kes tegi selle 1967. aastal ettepaneku selgitada, miks mateeria elas suure paugu.
"See on üks kriteerium, mis on vajalik meie eksisteerimiseks," ütles Stone, "seega on omamoodi oluline mõista, mis on CP rikkumise põhjused."
Kvarke on kuus erinevat tüüpi, millel kõigil on oma omadused: üles ja alla, ülevalt ja alt ning sarm ja kummaline. 1964. aastal vaatasid füüsikud esmakordselt CP-i rikkumist reaalses elus kummalistes kvarkades. 2001. aastal nägid nad, et see juhtub osakestega, mis sisaldavad põhjakvarke. (Mõlemad avastused viisid kaasatud teadlaste jaoks Nobeli preemiad.) Füüsikud olid juba pikka aega teoreetikanud, et see juhtus ka võlukvarke sisaldavate osakestega, kuid keegi polnud seda kunagi näinud.
Võlusin, olen kindel
Stone on üks suure Hadron Collider (LHC) ilueksperimentide uurijaid, kes kasutab CERNi Prantsuse-Šveitsi piiril asuvat 16,5 miili (27 km) rõngast CERNi Hadron Collider, mis saadab üksteisega hoolitsevaid subatomaalseid osakesi uuesti tekitada Suurele Paugule järgnenud mõtlemapaneva energia välku. Kui osakesed purunevad üksteise sisse, purunevad nad oma koostisosadeks, mis seejärel lagunevad sekundi murdude jooksul stabiilsemateks osakesteks.
Viimased vaatlused hõlmasid kvarkide kombinatsioone, mida nimetatakse mesoonideks, täpsemalt D0 ("d-null") mesooniks ja anti-D0 mesooniks. D0 mesoon koosneb ühest sarmikvarjest ja ühest anti-up kvarkist (ülemise kvargi antiosake). D0-vastane mesoon on kombinatsioon ühest võluvastasest kvarkist ja ühest üles kvarkist.
Mõlemad mesonid lagunevad mitmel viisil, kuid mõni väike protsent neist moodustub mesoonidena, mida nimetatakse kaoonideks või pioonideks. Teadlased mõõtsid D0 ja anti-D0 mesonite lagunemiskiiruste erinevust - see protsess hõlmas kaudseid mõõtmisi tagamaks, et nad ei mõõda ainult kahe mesooni algtoodangu erinevust või erinevust nende seadmed suutsid tuvastada mitmesuguseid subatomilisi osakesi.
Alumine rida? Lagunemise suhtarvud erinesid kümnendiku protsenti.
"Tähendab, et D0 ja anti-D0 ei lagune samal kiirusel ja seda me kutsume CP rikkumiseks," ütles Stone.
Ja see teebki asjad huvitavaks. Stone ei ole ilmselt piisavalt suur, et selgitada pärast Big Paugu aset leidnud sündmust nii palju asja maha jätma, ütles Stone, ehkki see on piisavalt suur, et üllatada. Kuid nüüd, ütles ta, saavad füüsikateoreetikud andmetega kordamööda.
Füüsikud tuginevad kõigile, mida nimetatakse standardmudeliks, et selgitada kõike, mis on alaatomilises mõõtkavas. Stone ütles nüüd, et küsimus on selles, kas tüüpilise mudeli ennustused selgitavad meeskonna äsja tehtud võluvarju mõõtmist või nõuab see mingit uut füüsikat - see, Stone sõnul, oleks kõige põnevam tulemus.
"Kui seda saaks seletada ainult uue füüsikaga, võiks see uus füüsika sisaldada ideed, kust see CP rikkumine pärineb," ütles ta.
Teadlased teatasid avastusest CERN-i veebiülekandes ja avaldasid veebis e-tulemuste täpsustamiseks paberi eeltrükki.
- Mis see on? Teie füüsika küsimustele vastati
- Füüsika 18 suurimat lahendamata mõistatust
- Fotod: Maailma suurim aatomite purustaja (LHC)
