Фізики з ЦЕРН, які працюють на Великому адронному колайдері, досягли важливого відкриття, що може пояснити, чому в ранньому Всесвіті виникло більше матерії, ніж антиматерії. Дослідження показало, що елементарна частинка, відома як лямбда-баріон, розпадається з іншою швидкістю, ніж її античастинка. Це явище називається порушенням CP-інваріантності — порушенням симетрії фізичних законів за зміною заряду і напрямку. Важливо зазначити, що CP-інваріантність зазвичай зберігається в сильній взаємодії, але не в слабкій.
Про це розповідає ProIT
Відкриття важливе для космології
Порушення CP-інваріантності може пояснити, чому матерія домінує над антиматерією у Всесвіті, адже інакше Всесвіт міг би бути абсолютно порожнім. Однак, відповідно до Стандартної моделі фізики елементарних частинок, кількість порушень CP-інваріантності виявляється недостатньою для пояснення спостережуваної кількості матерії у Всесвіті.
Досі порушення CP-інваріантності спостерігалось лише у мезонах, частинках, що складаються з пар кварк-антикварк. Натомість, нове відкриття стосується баріонів, які складаються з трьох кварків, зокрема протонів та нейтронів. Це зміна в розумінні фізиків відчиняє нові можливості для подальших досліджень, які можуть привести до важливих змін в Стандартній моделі.
«Причина, через яку потрібно більше часу для спостереження за порушенням CP-симетрії в баріонах, ніж у мезонах, полягає у величині ефекту та доступних даних. Знадобилось понад 80 тис. розпадів баріонів, щоб уперше побачити асиметрію матерії та антиматерії з цим класом частинок», — пояснює учасник дослідження, фізик ЦЕРН Вінченцо Ваньоні.
Нове дослідження та його значення
Стандартна космологічна модель передбачає, що після Великого вибуху Всесвіт був заповнений гарячою плазмою, де частинки матерії та антиматерії постійно виникали та знищували одна одну. На думку науковців, саме порушення CP-інваріантності під час розпаду частинок в умовах слабкої взаємодії могло сприяти утворенню більшої кількості матерії на початкових етапах розвитку Всесвіту.
Дослідження охоплювало аналіз даних з експериментів, проведених на колайдері в період з 2009 по 2018 рік, і виявило переконливі свідчення дзеркальної асиметрії в баріонах.
Фізики також проаналізували розпади лямбда-баріонів та їх античастинок, виявивши різницю у 2,45% з похибкою 0,47%. Це свідчить про можливість подальших досліджень у пошуках нових джерел порушення CP-симетрії, що може вказувати на існування нових фізичних явищ.
Результати дослідження опубліковані на сервері препринтів arXiv та можуть мати значний вплив на наше розуміння матерії у Всесвіті.
