Dlaczego Wszechświat składa się z materii a nie z antymaterii? Ta tajemnica spędza sen z powiek naukowcom i stanowi jedną z największych zagadek fizyki. Naukowcy z CERN próbują dowiedzieć się jaka jest natura tego zjawiska i mają podejrzanego, czyli tajemniczą cząstkę zwaną barionem lambda i jej antymaterię.

Na konferencji Rencontres de Moriond we Włoszech, naukowcy z LHCb ogłosili znaczący postęp w zrozumieniu różnic między materią a antymaterią. Badania wskazują na istnienie sił lub innych cząstek, które nie są jeszcze znane i wykraczają poza obecny Model Standardowy. Eksperyment jest pierwszym potwierdzonym przypadkiem naruszenia symetrii CP w barionach, które obejmują protony i neutrony.

Czym są bariony?
Bariony to cząstki subatomowe należące do hadronów, które składają się z trzech kwarków. Najbardziej znane bariony to protony i neutrony, będące podstawowymi składnikami jąder atomowych. Bariony oddziałują silnie, co oznacza, że podlegają oddziaływaniom jądrowym, a ich właściwości są określane przez konfigurację kwarków oraz kwantową liczbę barionową.


Naukowcy na podstawie wyników uzyskanych z Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) udowodnili, że bariony, w tym protony i neutrony, doświadczają asymetryczności. Łamanie symetrii przez cząstki subatomowe, inaczej naruszenie symetrii CP, oznacza, że materia i antymateria nie zachowują się identycznie. Co przekłada się na to, że cząstki tworzące materię podążają za wzorcami opisanymi przez Model Standardowy fizyki cząstek.

Czy teoria Wielkiego Wybuchu jest błędna?
Dlaczego odkrycie jest takie wyjątkowe? Teoretycznie Wielki Wybuch powinien wytworzyć materię i antymaterię w równych proporcjach. Jednak materia tworzy wszystko dookoła, a antymateria niemal całkowicie zniknęła i pozostaje nieuchwytna.

 – wyjaśnia rzecznik LHCb, Vincenzo Vagnoni.

Eksperyment LHCb dokonał odkrycia naruszenia symetrii CP w barionie lambda Λb, który jest cięższym i krótkotrwałym odpowiednikiem protonów i neutronów. W wyniku analizy stwierdzono, że różnica w liczbie rozpadów między Λb a jego antycząstką anty-Λb wynosi 2,45 proc., z niepewnością na poziomie około 0,47 proc. Ostateczny wynik różni się od zera o 5,2 odchylenia standardowego, co przekracza wymagany próg do potwierdzenia naruszenia symetrii CP w rozpadzie tego barionu.

– mówi Vagnoni.

Foto:
Wielki Zderzacz Hadronów w Szwajcarii

© (CERN)