Ensimmäisen kerran maailman suurimman atominhaltijan fyysikot ovat havainneet eroja hiukkasten ja hiukkasten rappeutumisessa, jotka sisältävät aineen perusrakenteen, nimeltään viehätyskorkki.
Löytö voisi auttaa selittämään mysteerin, miksi asia on olemassa.
"Se on historiallinen virstanpylväs", sanoi Sheldon Stone, Syracuse Universityn fysiikan professori ja yksi uuden tutkimuksen yhteistyökumppaneista.
Aine ja antimateria
Jokaisella ainepartikkelilla on antihiukkas, jonka massa on identtinen, mutta jolla on päinvastainen sähkövaraus. Kun aine ja antimateria tapaavat, ne tuhoavat toisiaan. Se on ongelma. Ison räjähdyksen olisi pitänyt luoda vastaava määrä ainetta ja antimateriaa, ja kaikkien näiden hiukkasten olisi pitänyt tuhota toisiaan nopeasti jättämättä mitään taaksepäin kuin puhdasta energiaa.
CP: n rikkomuksen käsite tuli venäläiseltä fyysiköltä Andrei Saharovilta, joka ehdotti sitä vuonna 1967 selityksenä sille, miksi aine selvisi isosta räjähdyksestä.
"Tämä on yksi välttämättömistä kriteereistä, jotta me voimme olemassa", Stone sanoi, "joten on tavallaan tärkeää ymmärtää, mistä CP: n rikkomus johtuu."
Kvarkeja on kuusi erityyppistä, joilla kaikilla on omat ominaisuutensa: ylös ja alas, ylhäältä ja alhaalta sekä viehätys ja outo. Vuonna 1964 fyysikot havaitsivat CP: n rikkomuksen tosielämässä outoissa kvarkeissa. Vuonna 2001 he näkivät sen tapahtuvan hiukkasilla, jotka sisälsivät pohjakvarkkeja. (Molemmat löytöt johtivat Nobel-palkintoihin osallistuville tutkijoille.) Fyysikot olivat jo pitkään teoreettiset, että se tapahtui myös hiukkasilla, jotka sisälsivät hurmaa kvarkeja, mutta kukaan ei ollut koskaan nähnyt sitä.
Charmed, olen varma
Stone on yksi tutkijoista LHC (Large Hadron Collider) -kauneuskokeessa, joka käyttää CERN: n Large Hadron Collider -laitetta, joka on Ranskan ja Sveitsin rajalla oleva 16,5 mailin rengas, joka lähettää toisiinsa hoitamalla subatomisia hiukkasia uudelleen luoda mielenkiintoisen energian välähdyksiä, jotka seurasivat isoa räjähdystä. Kun hiukkaset murskautuvat toisiinsa, ne murtuvat rakenneosiinsa, jotka sitten hajoavat sekunnin murto-osissa stabiilimmiksi hiukkasiksi.
Viimeisimmät havainnot koskivat kvarkkikombinaatioita, joita kutsutaan mesoneiksi, erityisesti D0 ("d-nolla") mesonia ja anti-D0 mesonia. D0-mesoni koostuu yhdestä viehätyskorkista ja yhdestä anti-up-kvarkista (ylös-kvarkin antihiukkasista). Anti-D0-mesoni on yhdistelmä yhtä charmia estävää kvarkkia ja yhtä ylös kvarkkia.
Molemmat näistä mesoneista hajoavat monella tavalla, mutta pieni osa heistä päätyy mesoneiksi, joita kutsutaan kaoneiksi tai pioneiksi. Tutkijat mittasivat eroavujen vähenemisnopeuksissa D0- ja anti-D0-mesonien välillä. Tämä oli prosessi, joka sisälsi epäsuoran mittauksen varmistaakseen, etteivätkö ne mittaa vain eroa kahden mesonin alkuperäisessä tuotannossa tai eroja kuinka hyvin heidän Laitteet pystyivät havaitsemaan erilaisia subatomisia hiukkasia.
Tulos? Rappeutumissuhteet eroavat kymmenesosalla prosenttia.
"Se tarkoittaa, että D0 ja anti-D0 eivät hajoa samalla tahdilla, ja sitä me kutsumme CP-rikkomukseksi", Stone sanoi.
Ja se tekee asioista mielenkiintoisia. Erot rappeutumisissa eivät todennäköisesti ole riittävän suuria selittämään, mitä tapahtui Ison räjähdyksen jälkeen jättääkseen niin paljon asiaa, Stone sanoi, vaikka se onkin riittävän suuri yllättävään. Mutta nyt, hän sanoi, fysiikan teoreetikot saavat puolestaan tiedon.
Fyysikot luottavat sellaiseen, jota kutsutaan standardimalliksi, selittääkseen kaiken, mitä subatomisessa mittakaavassa on. Nyt kysymys, Stone sanoi, onko pystyykö standardimallin tekemät ennusteet selittämään ryhmän juuri tekemän viehätysvoimakkuuden mittauksen vai vaativatko se jonkinlaista uutta fysiikkaa - mikä Stonein mukaan olisi mielenkiintoisin lopputulos.
"Jos tämä voitaisiin selittää vain uudella fysiikalla, uusi fysiikka voisi sisältää ajatuksen siitä, mistä tämä CP-rikkomus on lähtöisin", hän sanoi.
Tutkijat ilmoittivat löytöstä CERN-verkkolähetyksessä ja julkaisivat esipainettua tulosta kuvaavan paperin verkossa.
- Mikä tuo on? Fysiikkakysymyksiisi vastattiin
- Fysiikan 18 suurinta ratkaisematonta mysteeriä
- Valokuvat: Maailman suurin atomimestari (LHC)
