Space & Astronomy 18 юли 2025 г. · 0 коментара
Кредит за изображения: НАСА, ESA, CSA, STSCI; Джоузеф DePasquale (STSCI), Alyssa Pagan (STSCI)
Изследователите от CERN може да са с една стъпка по -близо до отговора защо нашата Вселена благоприятства значение за антиматерия
Защо Вселената не се унищожи моменти след големия взрив? Нова констатация в CERN на границата с френско -Swiss ни доближава до отговора на този основен въпрос защо материята доминира над неговото противоположно – антиматерия.
Голяма част от това, което виждаме в ежедневието, е съставено от материя. Но антиматерията съществува в много по -малки количества. Материята и антиматерията са почти директни противоположности. Материалните частици имат антиматериален колега, който има същата маса, но обратният електрически заряд. Например, материя протонна частица се партнира от антиматериалния антипротон, докато материя електрон се партнира от позитрона на антиматора.
Симетрията на поведението между материята и антиматерията обаче не е перфектна. В документ, публикуван тази седмица в природата, екипът, работещ върху експеримент в CERN, наречен LHCB, съобщи, че е открил разлики в скоростта, с която частиците на материя, наречени бариини, се разпадат спрямо скоростта на техните антиматериални колеги. Във физиката на частиците разпадът се отнася до процеса, при който нестабилните субатомни частици се трансформират в две или повече по -леки, по -стабилни частици.
Според космологичните модели в Големия взрив са направени равни количества материя и антиматерия. Ако материята и антиматериалните частици влизат в контакт, те унищожават един друг, оставяйки след себе си чиста енергия. Имайки това предвид, е чудно, че Вселената не се състои само от остатъчна енергия от този процес на унищожаване.
Въпреки това, астрономическите наблюдения показват, че във Вселената вече има незначително количество антиматерия в сравнение с количеството на материята. Следователно знаем, че материята и антиматерията трябва да се държат по различен начин, така че антиматерията е изчезнала, докато въпросът не е.
Разбирането на това, което причинява тази разлика в поведението между материята и антиматерията, е ключов въпрос без отговор. Въпреки че има разлики между материята и антиматерията в най -добрата ни теория за фундаменталната квантова физика, стандартният модел, тези разлики са твърде малки, за да обяснят къде е отишъл цялото антиматерия.
Така че знаем, че трябва да има допълнителни основни частици, които все още не сме намерили, или ефекти извън описаните в стандартния модел. Те биха довели до достатъчно големи разлики в поведението на материята и антиматерия, за да съществува нашата вселена в сегашната му форма.
Разкриване на нови частици
Силно прецизни измервания на разликите между материята и антиматерията са ключова тема на изследване, тъй като те имат потенциал да бъдат повлияни и разкриват тези нови основни частици, помагайки ни да открием физиката, довела до Вселената, в която живеем днес.
Разликите между материята и антиматерията са били наблюдавани по -рано при поведението на друг вид частици, мезони, които са направени от кварк и антикварк. Съществуват и съвети за различията в начина, по който се държат версиите на материя и антиматерия на допълнителен тип частици, неутрино, докато пътуват.
Новото измерване от LHCB установи разлики между бариони и антибариони, които са изработени съответно от три квадрата и три антиквари. Показателно е, че барионите съставляват по -голямата част от известната материя в нашата вселена и това е първият път, когато наблюдаваме разлики между материята и антиматерията в тази група частици.
Експериментът от LHCB при големия адронен сблъсък е проектиран да направи много точни измервания на разликите в поведението на материята и антиматерията. Експериментът се управлява от международно сътрудничество на учени, съставено от над 1800 души, базирани в 24 страни. За да постигне новия резултат, екипът на LHCB изучава над 80 000 бариони (“Lambda-B” бариони, които са съставени от крак за красота, quark и Quark Down) и техните антиматериални колеги.
Най -важното е, че открихме, че тези бариони се разпадат към специфични субатомни частици (протон, каон и два пиона) малко по -често – 5% по -често – от скоростта, с която се случва един и същ процес с античастиците. Макар и малка, тази разлика е достатъчно статистически значима, за да бъде първото наблюдение на разликите в поведението между разпадането на барион и антибариона.
Към днешна дата всички измервания на различията между материята са в съответствие с малкото ниво, присъстващо в стандартния модел. Докато новото измерване от LHCB също е в съответствие с тази теория, това е основна стъпка напред. Сега видяхме разлики в поведението на материята и антиматерията в групата на частиците, които доминират в известната материя на Вселената. Това е потенциална стъпка в посоката на разбиране защо тази ситуация стана след големия взрив.
С настоящите и предстоящите данни на LHCB ще можем да проучим тези различия криминално и, надяваме се, да дразним всякакви признаци на нови основни частици, които могат да присъстват.
Уилям Бартър, сътрудник на бъдещите в Укис, Университет в Единбург
Тази статия е преиздадена от разговора под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)