Fisikawan telah membuat penemuan penting, mengungkap bukti jelas pertama yang materi partikel, yang dikenal sebagai baryon, berperilaku berbeda dari rekan antimateri mereka.
Temuan, dari percobaan LHCB CERN, yang mencakup para ilmuwan di University of Manchester, memberikan pemahaman baru tentang 'model standar' fisika partikel dan bagian baru dalam teka -teki untuk menjelaskan bagaimana dan mengapa materi akhirnya mendominasi antimateri setelah Big Bang untuk membentuk alam semesta yang kita lihat hari ini.
Temuan ini disajikan pada konferensi Rencontres de Moriond di La Thuile, Italia, pada 24 Maret dan diposting di Arxiv.
Para ilmuwan telah mengetahui sejak tahun 1960 -an bahwa partikel memiliki asimetri yang berbeda dan dapat berperilaku berbeda dari rekan -rekan antimateri mereka – sebuah fenomena yang disebut “pelanggaran CP.” Sementara efek ini telah terlihat sebelumnya dalam pemecahan partikel-partikel tertentu, yang dikenal sebagai meson, ini adalah pertama kalinya ia diamati secara definitif dalam partikel yang mirip dengan materi biasa, yang dikenal sebagai baryon. Baryon, yang meliputi proton dan neutron, membentuk sebagian besar materi yang terlihat di alam semesta dan terdiri dari tiga quark.
Juru bicara LHCB Vincenzo Vagnoni, mengatakan: “Alasan mengapa butuh waktu lebih lama untuk mengamati pelanggaran CP di baryon daripada di Mesons adalah seukuran efek dan data yang tersedia.
“Kami membutuhkan mesin seperti Hydron Collider (LHC) besar yang mampu menghasilkan sejumlah besar baryon kecantikan dan rekan-rekan antimateri mereka, dan kami membutuhkan percobaan di mesin itu yang mampu menunjukkan produk peluruhan mereka. Butuh lebih dari 80.000 peluruhan baryon untuk kami melihat asymetri materi-anti-penyajian dengan kelas ini untuk kelas pertama ini.”
“Ini adalah penemuan penting dalam studi ini, karena ini adalah pertama kalinya perbedaan terlihat pada partikel yang mirip dengan versi berat proton atau neutron.”
Chris Parkes, profesor fisika partikel eksperimental di University of Manchester dan mantan pemimpin kolaborasi LHCB
Setiap partikel memiliki mitra antimateri dengan massa yang sama tetapi muatan yang berlawanan. Biasanya, pasangan ini harus berperilaku seperti gambar cermin sempurna satu sama lain. Namun, ketika partikel rusak atau berubah, seperti selama peluruhan radioaktif, simetri ini dapat sedikit terdistorsi (pelanggaran CP). Ini berarti materi dan partikel antimateri tidak selalu membusuk pada tingkat yang sama. Para ilmuwan dapat mendeteksi dan mengukur perbedaan kecil ini menggunakan detektor canggih dan teknik analisis data yang kuat.
Kolaborasi LHCB mengamati pelanggaran CP dalam sebuah partikel yang disebut Beauty-Lambda Baryon (? B), sepupu proton yang lebih berat dan berumur pendek. Mereka menganalisis data dari jutaan tabrakan partikel yang dikumpulkan selama dua menjalankan LHC antara 2009 dan 2018 untuk mencari pembusukan tertentu.
Tim menemukan bahwa 'B dan mitra antimateri tidak membusuk ke partikel lain pada tingkat yang persis sama – perbedaan sekitar 2,45%. Perbedaannya cukup besar untuk melebihi ambang batas yang digunakan fisikawan untuk mengkonfirmasi pengamatan pelanggaran CP. Fisikawan menghitung bahwa kemungkinan perbedaan yang terjadi secara kebetulan kurang dari satu dalam tiga juta.
Chris Parkes, Profesor Fisika Partikel Eksperimental di Universitas Manchester dan mantan pemimpin kolaborasi LHCB, mengatakan: “Tanpa perbedaan dalam perilaku materi dan antimateri yang tidak akan ada masalah di alam semesta. Semua materi dan antimateri ini akan terputus-nalib dalam hal-hal yang dirancang oleh alam dan alam ini yang dirancang pada saat ini akan dibuat dari cahaya. Eksperimen LHCB ini secara spesifik dirancang secara spesifik pada materi yang dirancang secara khusus. Penemuan tengara dalam studi ini, karena ini adalah pertama kalinya perbedaan terlihat pada partikel yang mirip dengan versi berat proton atau neutron. ”
Pelanggaran CP yang diprediksi oleh model standar terlalu kecil untuk menjelaskan asimetri materi-semu yang diamati di alam semesta. Ini menunjukkan bahwa mungkin ada sumber pelanggaran CP tambahan yang tidak diketahui yang belum ditemukan oleh para ilmuwan. Menemukan ini adalah tujuan utama penelitian di Hadron Collider besar dan akan tetap menjadi fokus untuk eksperimen di masa depan.
Juru bicara LHCB Vincenzo Vagnoni, mengatakan: “Semakin banyak sistem di mana kita mengamati pelanggaran CP dan semakin tepat pengukurannya, semakin banyak peluang yang kita miliki untuk menguji model standar dan mencari fisika di luarnya.
“Pengamatan pertama pelanggaran CP dalam peluruhan baryon membuka jalan bagi investigasi teoretis dan eksperimental lebih lanjut tentang sifat pelanggaran CP, berpotensi menawarkan kendala baru untuk fisika di luar model standar.”
Kolaborasi LHCB melanjutkan studinya dengan versi generasi kedua dari alat eksperimental besar, elemen -elemen kunci yang dibangun di departemen fisika dan astronomi di University of Manchester.
