Fiziki na največjem razbijaču atomov na svetu so prvič opazili razlike pri razpadanju delcev in anti delcev, ki vsebujejo osnovni gradnik snovi, imenovan šarma šarma.
Ugotovitev bi lahko pomagala razložiti skrivnost, zakaj materija sploh obstaja.
"To je zgodovinski mejnik," je dejal Sheldon Stone, profesor fizike na univerzi Syracuse in eden izmed sodelavcev nove raziskave.
Snov in antimaterija
Vsak delček materije ima protidelec, ki je v masi enak, vendar z nasprotnim električnim nabojem. Ko se snov in antimaterija srečata, se uničujeta. To je težava. Veliki prašek bi moral ustvariti enakovredno količino materije in antimaterije, vsi ti delci pa bi se morali med seboj hitro uničiti, ne bi puščali ničesar drugega kot čisto energijo.
Pojem kršitve CP je prišel od ruskega fizika Andreja Saharova, ki ga je leta 1967 predlagal kot razlago, zakaj je zadeva preživela Veliki pokop.
"To je eno izmed meril, ki so potrebna, da obstajamo," je dejal Stone, "zato je nekako pomembno razumeti, kakšen je izvor kršitve CP."
Obstaja šest različnih vrst kvarkov, vsi s svojimi lastnostmi: gor in dol, zgoraj in spodaj ter očarljiv in čuden. Leta 1964 so fiziki prvič opazili kršitev CP v resničnem življenju v čudnih kvarkih. Leta 2001 so videli, da se to dogaja z delci, ki vsebujejo spodnje kvarke. (Oba odkritja so privedla do Nobelove nagrade za vpletene raziskovalce.) Fiziki so že dolgo teoretizirali, da se je zgodilo tudi z delci, ki vsebujejo šarmer kvarke, vendar je nihče ni videl.
Očaran, prepričan sem
Stone je eden izmed raziskovalcev lepotnega eksperimenta Veliki hadronski trkalnik (LHC), ki uporablja CERN-ov Veliki hadronski trkalnik, 16,5-kilometrski obroč (27 kilometrov) na francosko-švicarski meji, ki pošilja subatomske delce, ki se prekrivajo drug z drugim, ustvarite utripe razburljive energije, ki je sledila velikemu udaru. Ko se delci med seboj razbijejo, vdrejo v njihove sestavne dele, ki nato razpadajo v delcih sekunde do bolj stabilnih delcev.
Najnovejša opažanja so vključevala kombinacije kvarkov, imenovanih mezoni, natančneje mezona D0 ("d-nič") in mezona anti-D0. Mezon D0 je sestavljen iz enega šarma šarma in enega anti-up kvarka (anti delka gornje kvarke). Mezon anti-D0 je kombinacija enega kvarka proti šarmu in enega gorka.
Obe mesoni razpadejo na več načinov, vendar se majhen odstotek konča kot mezoni, imenovani kotni ali pioni. Raziskovalci so izmerili razliko v stopnjah razpadanja med D0 in anti-D0 mezoni, postopek, ki je vključeval indirektne meritve, da bi zagotovili, da nista zgolj merila razlike v začetni proizvodnji obeh mezonov ali razlike v tem, kako dobro sta njuna oprema bi lahko zaznala različne subatomske delce.
Spodnja črta? Razmerja razpada so se razlikovala za desetino odstotka.
"Sredstva D0 in anti-D0 ne razpadajo z isto hitrostjo, in temu pravimo kršitev CP," je dejal Stone.
In zaradi tega so stvari zanimive. Kot je dejal Stone, razlike v razpadih verjetno niso dovolj velike, da bi razložile, kaj se je zgodilo po velikem udaru, da bi pustile za seboj toliko zadeve. Toda zdaj, je dejal, teoretiki fizike dobijo svoj red s podatki.
Fiziki se zanašajo na nekaj, kar imenujemo standardni model, da bi razložili, vse, kar je v subatomskem merilu. Vprašanje zdaj, je dejal Stone, je, ali napovedi, ki jih je izdelal Standardni model, lahko pojasnijo merjenje kvarkovskih šarmov, ki jih je pravkar naredila ekipa, ali pa bo to zahtevalo kakšno novo fiziko - kar bi, je dejal Stone, najbolj vznemirljiv rezultat.
"Če bi to lahko razložili le nova fizika, bi lahko nova fizika vsebovala idejo, od kod prihaja ta kršitev CP," je dejal.
Raziskovalci so odkritje napovedali v spletni oddaji CERN in objavili predtisk prispevka, v katerem so podrobno navedeni rezultati na spletu.
- Kaj je to? Odgovore na vaša vprašanja iz fizike
- 18 največjih nerazrešenih misterij fizike
- Fotografije: Največji svetovni atom Smasher (LHC)
