За първи път физиците в най-големия уред за разбиване на атоми в света забелязват разлики в разпадането на частици и античастици, съдържащи основен градивен елемент, наречен шарката на очарованието.
Откритието може да помогне да се обясни загадката защо материята изобщо съществува.
„Това е исторически крайъгълен камък“, каза Шелдън Стоун, професор по физика в Сиракузския университет и един от сътрудниците по новите изследвания.
Материя и антиматерия
Всяка частица от материята има античастица, която е идентична по маса, но с противоположен електрически заряд. Когато материята и антиматерията се срещнат, те унищожават една друга. Това е проблем. Големият взрив трябваше да създаде еквивалентно количество материя и антиматерия и всички тези частици трябваше да се унищожат бързо, не оставяйки след себе си нищо друго освен чиста енергия.
Идеята за нарушението на КП идва от руския физик Андрей Сахаров, който го предлага през 1967 г. като обяснение защо материята оцелява след Големия взрив.
"Това е един от критериите, необходими за съществуването ни", каза Стоун, "така че е някак важно да разберем какъв е произходът на нарушението на СР".
Има шест различни типа кварки, всички със собствени свойства: нагоре и надолу, отгоре и отдолу и очарование и странно. През 1964 г. физиците за първи път наблюдават нарушението на КП в реалния живот в странни кваркове. През 2001 г. те видяха, че това се случва с частици, съдържащи дънни кварки. (И двете открития доведоха до Нобелови награди за участващите изследователи.) Физиците отдавна теоретизираха, че това се случва и с частици, съдържащи чаровни кварки, но никой не го е виждал.
Очарована съм, сигурна съм
Стоун е един от изследователите на експеримента за красота Големият адронен колайдер (LHC), при който се използва Големият адронен колайдер на CERN, 16,5 мили (27 километра) пръстен на френско-швейцарската граница, който изпраща субатомни частици, пронизващи се един към друг, за да се върнат отново създайте проблясъците на умопомрачителна енергия, последвали Големия взрив. Докато частиците се разбиват една в друга, те се разпадат в съставните им части, които след това се разпадат във фракции от секунда до по-стабилни частици.
Последните наблюдения включват комбинации от кварки, наречени мезони, по-специално мезон D0 ("d-нула") и анти-D0 мезон. Мезонът D0 се състои от един кварк-чар и един анти-нагоре-кварк (античастицата на нагоре-кварка). Анти-D0 мезонът е комбинация от един кварк против очарование и един нагоре кварк.
И двете мезони се разпадат по много начини, но някакъв малък процент от тях завършват като мезони, наречени каони или пиони. Изследователите измерват разликата в скоростта на гниене между D0 и anti-D0 мезоните, процес, който включва извършване на косвени измервания, за да се гарантира, че те не са просто измерване на разлика в първоначалното производство на двете мезони или разлики в това колко добре оборудване може да открие различни субатомни частици.
Долния ред? Коефициентите на гниене се различават с една десета от процента.
„Средствата D0 и anti-D0 не се разпадат със същата скорост и това наричаме нарушение на CP“, каза Стоун.
И това прави нещата интересни. Разликите в разпада вероятно не са достатъчно големи, за да обяснят какво се е случило след Големия взрив, за да остави след себе си толкова много материя, каза Стоун, макар че е достатъчно голям, за да бъде изненадващ. Но сега, каза той, теоретиците по физика получават своя ред с данните.
Физиците разчитат на нещо, наречено Стандартен модел, за да обяснят, добре, всичко в субатомната скала. Въпросът сега, каза Стоун, е дали прогнозите, направени от Стандартния модел, могат да обяснят измерването на кварковия чар, който току-що направи екипът, или ще се наложи някаква нова физика - което, каза Стоун, би било най-вълнуващия резултат.
„Ако това може да се обясни само с нова физика, тази нова физика може да съдържа идеята откъде идва това нарушение на СР“, каза той.
Изследователите обявиха откритието в уеб предаване на CERN и публикуваха предпечат на хартия, в която подробно описват резултатите онлайн.
- Какво е това? Отговорете на вашите въпроси по физика
- 18-те най-големи неразгадани мистерии във физиката
- Снимки: Най-големият в света Atom Smasher (LHC)
