Odkrycie dziwnej cząstki, która przełącza się między materią a antymaterią, rodzi tajemnicę Wielkiego Wybuchu

Naukowcy odkryli, że cząstki subatomowe mogą szybko zmieniać się między materią a antymaterią.

To przełomowe odkrycie zostało dokonane poprzez obserwację mezonów powabnych, które są cząstkami subatomowymi zawierającymi kwark (cząstka elementarna, fundamentalna masa materii) i antykwark.

Każda cząstka zawiera antycząstkę, która ma taką samą masę, czas życia i spin, ale przeciwny ładunek fizyczny – w tym elektryczny. Masa kwarków składa się na cząstki kompozytowe zwane hadronami, z których najbardziej stabilne są protony i neutrony znajdujące się w atomach.

W fizyce kwantowej czarujący mezon może być jednocześnie cząstką i antycząstką, tak samo jak światło zachowuje się zarówno jak fala, jak i cząstka. Ten stan jest znany jako superpozycja kwantowa i powoduje powstanie lżejszej i ciężkiej cząstki. Chociaż naukowcy wiedzieli, że te subatomowe cząstki mogą podróżować jako mieszanina swoich stanów, teraz odkryto, że zaczarowany mezon może oscylować między tymi lekkimi i ciężkimi wersjami.

Ta różnica w masie jest niewiarygodnie mała – tylko 0,0000000000000000000000000000000000001 gramów (lub 1×10-38 g). Dokładność tę można zmierzyć tylko wtedy, gdy jest obserwowana kilka razy, jak w eksperymentach z użyciem Wielkiego Zderzacza Hadronów.

Jak dotąd jedyną cząsteczką, która zachowuje się jak zaklęty mezon, jest mezon o ciekawym pięknie, odnaleziony w 2006 roku. „To, co sprawia, że ​​odkrycie oscylacji w zaklętym mezonie jest tak imponujące, to fakt, że w przeciwieństwie do mezonów estetycznych, Oscylacja jest niezwykle intensywna.”Jest powolna, a zatem bardzo trudna do zmierzenia w czasie potrzebnym do rozkładu mezonu” – powiedział profesor Jay Wilkinson z Uniwersytetu Oksfordzkiego.

Wynik ten pokazuje, że oscylacje są tak powolne, że ogromna większość cząstek ulegnie rozpadowi, zanim zdążą oscylować. Jesteśmy jednak w stanie potwierdzić to jako odkrycie, ponieważ [the Large Hadron Collider experiment] Zbierz dużo danych”.

Zderzenie dwóch protonów, podczas przemieszczania się zaledwie kilku milimetrów, daje naukowcom możliwość zmierzenia fundamentalnej wielkości, która kontroluje prędkość zmiany z cząstki na antycząstkę: różnicy w masie.

Naukowcy chcą teraz zrozumieć sam proces oscylacji i rozwiązać zagadkę asymetrii materii i antymaterii. Przypuszczano, że Wielki Wybuch wytworzył materię i antymaterię w równych ilościach, ale najwyraźniej tak się nie stało – z powodów, które nie są jeszcze zrozumiałe.

Te transformacje mogą być spowodowane przez nieznane cząstki, które nie są obecnie uwzględnione w Modelu Standardowym, teorii opisującej siły słabe, silne i elektromagnetyczne.

Oprócz grawitacji obejmuje trzy z czterech podstawowych sił we wszechświecie i powinna klasyfikować wszystkie znane cząstki elementarne.

studia, Obserwuj różnicę mas między neutralnymi stanami własnymi urok-mezonA Obecnie dostępny w wersji preprint, został przesłany do fizycznych listów kontrolnych. .