Smasher atom terbesar di dunia membuat penemuan partikel 'kecantikan' ke-1 yang dapat membuka kunci fisika baru
Fisikawan di akselerator partikel terbesar di dunia telah membuat penemuan pertama dari jenis antimateri yang dapat membantu menyelesaikan salah satu misteri terbesar di alam semesta.
Penemuan – dibuat di Collider Hadron Besar (LHC) di CERNdekat Jenewa-telah mengungkapkan bahwa sepupu proton dan neutron yang berumur pendek, Baryon Beauty-Lambda, meluruh pada tingkat yang berbeda dari rekan antimateri.
Disebut pelanggaran muatan-paritas (CP), efek ini mengacu pada partikel muatan yang berlawanan, seperti materi dan animatter, berperilaku berbeda. Ini adalah penjelasan penting mengapa materi bisa mendominasi antimateri Di alam semesta awal – tanpanya, alam semesta akan menjadi kekosongan kosong.
Meskipun menjadi alasan utama mengapa kita di sini sejak awal, jumlah pelanggaran CP yang diprediksi oleh model standar fisika partikel terlalu kecil untuk menjelaskan kelimpahan materi di alam semesta kita.
Terlebih lagi, pelanggaran ini sebelumnya hanya terdeteksi dalam partikel yang terdiri dari pasangan Quark-Antiquark, yang disebut meson. Itu belum diamati pada baryon-partikel tiga quark, seperti proton dan neutron, yang membentuk sebagian besar materi yang terlihat di alam semesta.
Deteksi pertama-dari-jenis ini telah mengubahnya, berpotensi membuka jalan untuk mencari fisika di luar model standar. Para peneliti mempresentasikan temuan mereka 24 Maret di Konferensi Rencontres de Moriond di La Thuile, Italia, dan memposting studi yang tidak ditinjau di server preprint arxiv.
“Alasan mengapa butuh waktu lebih lama untuk mengamati pelanggaran CP di baryon daripada di meson tergantung pada ukuran efek dan data yang tersedia,” Vincenzo Vagnonijuru bicara eksperimen besar Hadron Collider Beauty (LHCB) yang membuat deteksi, kata dalam sebuah pernyataan. “Butuh lebih dari 80.000 peluruhan baryon bagi kita untuk melihat asimetri materi -semu dengan kelas partikel ini untuk pertama kalinya.”
Kaldu penciptaan
Menurut model kosmologi standar, setelahnya Big Bangkosmos muda adalah kaldu plasma materi dan partikel antimateri yang muncul dan memusnahkan satu sama lain saat bersentuhan.
Teori memprediksi bahwa materi dan antimateri di dalam sup plasma ini seharusnya saling memusnahkan sepenuhnya. Tetapi para ilmuwan percaya bahwa beberapa ketidakseimbangan yang tidak diketahui-kemungkinan pelanggaran CP dalam peluruhan yang melibatkan kekuatan nuklir yang lemah-memungkinkan lebih banyak materi daripada antimateri yang diproduksi, menghematnya dari penghancuran diri.
Untuk mencari pelanggaran CP di Baryon, para peneliti di LHCB disisir melalui data interaksi partikel yang tak terhitung jumlahnya (di mana proton bertabrakan Sekitar 25 juta kali detik) yang terjadi antara 2009 dan 2018.
Mereka menghitung peluruhan Baryon Beauty-Lambda dengan mencari jalur yang dibuat oleh produk pembusukannya-proton, kaon dan sepasang pions yang bermuatan berlawanan-di samping peluruhan rekan antimateri yang sesuai.
Analisis mereka mengungkapkan bahwa perbedaan antara jumlah peluruhan Baryon Beauty-Lambda dan Baryon Anti-Beauty-Lambda adalah 2,45% dari nol dengan ketidakpastian sekitar 0,47%. Ini diukur dengan signifikansi statistik 5,2 Sigma, melewati Hasil lima sigma Fisikawan menggunakan sebagai “standar emas” untuk menandakan penemuan baru.
Dengan temuan yang disegel, para fisikawan mengatakan mereka akan mencari lebih banyak pelanggaran CP ketika LHC menyala lagi pada tahun 2030, dan mengumpulkan data lebih lanjut tentang mekanisme utama yang kemungkinan memungkinkan alam semesta kita ada.
“Semakin banyak sistem di mana kami mengamati pelanggaran CP dan semakin tepat pengukurannya, semakin banyak peluang yang kami miliki untuk menguji model standar dan untuk mencari fisika di luarnya,” kata Vagnoni. “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.”
