Науковці з CERN можливо вперше натрапили на викривлення симетрії між матерією й антиматерією. При розпаді баріонів – частинки, що, як і протон, складаються з трьох кварків, – науковці виявили відмінності між частинками та їхніми античастинками. Проте в журналі Nature Physics повідомляють: значущість кореляції не перевищує необхідних для всякого відкриття п’яти сигм.




Відхилення в куті розпаду для Λb0-баріонів і Λb0-антибаріонів. Зображення: LHCb-Kollaboration.

 

Упродовж десятиліть фізики шукають відхилення симетрії – різницю між матерією та антиматерією, що могла б пояснити, чому сьогодні у Всесвіті домінує матерія. Дотепер, щоправда, ці пошуки не були надто успішні. Адже, згідно з експериментами, магнітна поведінка, маса заряду, ядерна сила анти-водню відповідає його матеріальному двійнику.

 

Інший можливий варіант знайти асиметрію – це виявити порушення СР-інваріантності (Charge Parity). Загалом античастинка хоча має протилежний заряд, та поведінкою не відрізняється від матеріальної частинки. Так, фізичні закони «дзеркального світу» повинні цілком відповідати законам матеріального світу.

 

Та якби античастинка за певних умов поводилася інакше, ніж її матеріальний відповідник, це стало б викривленням СР-симетрії – й, імовірно, причиною сучасного домінування матерії.

 

Дотепер фізикам не вдавалося виявити такі СР-порушення в баріонах – частинках, що, як і протони, складаються з трьох кварків і становлять складову матерії. Але нещодавно завдяки прискорювачу частинок ВАК (Великий андронний колайдер), що у Європейському центрі ядерних досліджень CERN, науковцям, імовірно, вперше вдалося відкрити докази існування СР-порушень. Основою для цього припущення були дані про зіткнення, які ВАК збирав упродовж трьох років у перший період запуску LHCb.

 

У межах свого дослідження науковці аналізували рідкісні процеси розпаду так званої лямбди-баріону (Λb0) і її двійника в антиматерії. Короткоживучий Λb0-баріон, як і протон, складається з трьох кварків, але вшестеро важчий. Він може виникати при зіткненні у прискорювачі частинок і за певних умов розпадається на однин протон (або антипротон) та три піони. У ВАКу цей рідкісний процес розпаду вдалося зафіксувати шість тисяч разів протягом майже трьох років.

 

Оцінюючи дані розпаду, фізики, які працюють із детектором LHCb, натрапили на унікальну відмініть: продукти розпаду в Λb0-баріонах та Λb0-антибаріонах відокремлювалися одне від одного під неоднаковим кутом. Він відрізнявся до 20%. «Це перший доказ CP-відхилень у баріонах», – констатують учені.

 

Незважаючи на те, що це відхилення є унікальним, його статистична значущість ще не дає підстав заявити про відкриття. У фізиці елементарних частинок про відкриття йдеться тоді, коли статистична значущість певного явища досягає п’яти сигм. Натомість у процесах розпаду Λb0-баріонів цей показник становить 3,3 сигми, інформують фізики.  

 

«Навіть якщо ми не можемо говорити про відкриття, все одно йдеться про цінні експериментальні свідчення, – розповів Марчін Кухарчик (Marcin Kucharczyk) зі спільноти LHCb. – Тепер нам варто очікувати остаточного або підтвердження, або спростування. Аналіз даних другого запуску ВАКу, що завершиться через кілька місяців, мав би надати необхідну для цього інформацію».

 

Antimaterie: Erste Indizien für Asymmetrie 

CERN / Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics, 24/02/2017

Зреферувала Соломія Кривенко

11.03.2017