Физики из ЦЕРН, работающие на Большом адронном коллайдере, достигли важного открытия, которое может объяснить, почему в раннем Вселенной возникло больше материи, чем антиматерии. Исследование показало, что элементарная частица, известная как лямбда-барион, распадается с другой скоростью, чем её античастица. Это явление называется нарушением CP-инвариантности — нарушением симметрии физических законов при изменении заряда и направления. Важно отметить, что CP-инвариантность обычно сохраняется в сильном взаимодействии, но не в слабом.
Об этом сообщает ProIT
Открытие важно для космологии
Нарушение CP-инвариантности может объяснить, почему материя доминирует над антиматерией во Вселенной, ведь иначе Вселенная могла бы быть абсолютно пустой. Однако, согласно Стандартной модели физики элементарных частиц, количество нарушений CP-инвариантности оказывается недостаточным для объяснения наблюдаемого количества материи во Вселенной.
До сих пор нарушение CP-инвариантности наблюдалось лишь в мезонах, частицах, состоящих из пар кварк-антикварк. Вместо этого, новое открытие касается барионов, которые состоят из трёх кварков, в частности протонов и нейтронов. Это изменение в понимании физиков открывает новые возможности для дальнейших исследований, которые могут привести к важным изменениям в Стандартной модели.
«Причина, по которой требуется больше времени для наблюдения за нарушением CP-симметрии в барионах, чем в мезонах, заключается в величине эффекта и доступных данных. Понадобилось более 80 тыс. распадов барионов, чтобы впервые увидеть асимметрию материи и антиматерии с этим классом частиц», — объясняет участник исследования, физик ЦЕРН Винченцо Ваньони.
Новое исследование и его значение
Стандартная космологическая модель предполагает, что после Большого взрыва Вселенная была заполнена горячей плазмой, где частицы материи и антиматерии постоянно возникали и уничтожали друг друга. По мнению учёных, именно нарушение CP-инвариантности во время распада частиц в условиях слабого взаимодействия могло способствовать образованию большего количества материи на начальных этапах развития Вселенной.
Исследование охватывало анализ данных из экспериментов, проведённых на коллайдере в период с 2009 по 2018 год, и выявило убедительные свидетельства зеркальной асимметрии в барионах.
Физики также проанализировали распады лямбда-барионов и их античастиц, обнаружив разницу в 2,45% с погрешностью 0,47%. Это свидетельствует о возможности дальнейших исследований в поисках новых источников нарушения CP-симметрии, что может указывать на существование новых физических явлений.
Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv и могут оказать значительное влияние на наше понимание материи во Вселенной.