általános

Miért van több kérdés, mint az antianyag az univerzumban?

Miért létezünk? Ez talán a legmélyebb kérdés, amely teljesen meghaladhatja a részecskefizika hatókörét. Az új kísérletünk a CERN Large Hadron Collider-nél közelebb hozott minket a válaszhoz. Ahhoz, hogy megértsük, miért létezünk, először 13,8 milliárd évvel ezelőtt kell mennünk, a Nagy Bumm idején. Ez az esemény egyenlő mennyiségű anyagot eredményezett, melyet mi alkotunk, és az antianyagot.

Úgy vélik, hogy minden részecske partnerrel rendelkezikantianyag, amely majdnem azonos azzal, de ellentétes töltéssel rendelkezik. Amikor egy részecske és annak részecskéi találkoznak, megsemmisítik - eltűnnek a fény villanásában.

Hol van az összes antianyag?

Miért alkotja az univerzumotteljes mértékben az anyag, a modern fizika egyik legnagyobb rejtélye. Ha egyszer volt egy egyenlő mennyiségű antianyag, minden az Univerzumban megsemmisítené. Úgy tűnik tehát, hogy a közelmúltban közzétett tanulmány új forrást talált az anyag és az antianyag között.

Arthur Schuster volt az első, aki az antianyagról beszélt1896-ban, majd 1928-ban Paul Dirac elméleti indoklást adott neki, és 1932-ben Karl Anderson felfedezte azt antielektronok formájában, amelyeket positronoknak neveztek. Pozitronok természetes radioaktív folyamatokban születnek, például a kálium-40 bomlása. Ez azt jelenti, hogy egy rendszeres banán (amely káliumot tartalmaz) 75 perces pozíciót bocsát ki. Aztán elpusztítja az anyag elektronjaival, és fényt termel. Az olyan orvosi alkalmazások, mint a PET-szkennerek, hasonló folyamatban is anti-anyagot termelnek.

Az anyag fő építőköveimelyek az atomok, elemi részecskék - kvarkok és leptonok. Hatféle kvark van: felső, alsó, furcsa, elvarázsolt, igaz és szép. Ugyanígy hat lepton van: egy elektron, egy muon, egy tau és háromféle neutrínó. A tizenkét részecskéknek anyagi másolatai is vannak, amelyek csak a töltésükben különböznek egymástól.

Az antianyag részecskéinek elvben kell lenniea szokásos műholdak tükörképe. A kísérletek azonban azt mutatják, hogy ez nem mindig áll fenn. Vegyük például a mezonokat, amelyek egy kvarkból és egy régiségből állnak. A semleges mesonoknak csodálatos tulajdonságuk van: ők spontán módon saját anti-mesonokká válhatnak, és fordítva. Ebben a folyamatban a kvark régiséggé válik, vagy egy régiség egy kvarkká válik. A kísérletek azonban azt mutatták, hogy ez gyakrabban fordulhat elő az egyik irányban, mint a másikban -, aminek következtében az anyag idővel több lesz, mint az antianyag.

A harmadik alkalom - a varázslat

A kvarkokat tartalmazó részecskék közül az ilyen aszimmetriákcsak furcsa és gyönyörű kvarkokban fedezték fel - és ezek a felfedezések rendkívül fontosak lettek. A furcsa részecskék 1964-ben való részvételével való első aszimmetria megfigyelése lehetővé tette, hogy az elméleti tudósok hat kvark létezését előre jelezzék - egy időben, amikor ismert volt, hogy csak három volt. A gyönyörű részecskék aszimmetriájának felfedezése 2001-ben a végső megerősítést nyerte a hat kvarkot eredményező képhez. Mindkét felfedezés Nobel-díjat hozott.

Mind a furcsa, mind a gyönyörű kvarkoknegatív elektromos töltés. Az egyetlen pozitív töltésű kvark, amely elméletileg képesnek kell lennie arra, hogy olyan részecskéket képezzen, amelyek az anyag és az antianyag aszimmetriáját mutatják, elvarázsolt. Az elmélet azt sugallja, hogy ezt teszi, hatása nem lehet jelentéktelen és nehezen megtalálható.

De az LHCb kísérlet a Nagy Hadrononaz ütköző képes volt megfigyelni az ilyen aszimmetriát a D-mesons nevű részecskékben, amelyek először elvarázsolt kvarkokból állnak. Ezt az LHC-ben az ütközések során közvetlenül előállított soha nem látott mennyiségű bűbájos részecske teszi lehetővé. Az eredmény azt mutatja, hogy a statisztikai ingadozás valószínűsége 50 milliárd forint.

Ha ez az aszimmetria nem ugyanazmaga a mechanizmus, amely a furcsa és szép kvarkok aszimmetriájához vezet, továbbra is hely marad az új anyag-antimateriális aszimmetria forrásokhoz, ami növelheti az Univerzumban élő emberek általános aszimmetriáját. És ez fontos, mivel számos ismert aszimmetriás eset nem magyarázza meg, hogy miért van olyan sok kérdés az Univerzumban. Az egyik felfedezés elvarázsolt kvarkokkal nem lesz elég ahhoz, hogy ezt a problémát kitöltse, de ez fontos része a puzzle-nak az alapvető részecskék kölcsönhatásának megértésében.

Következő lépések

Ezt a felfedezést a szám növekedése követielméleti dokumentumok, amelyek segítenek az eredmény értelmezésében. Ennél is fontosabb, hogy további vizsgálatokat vázol fel a felfedezésünk megértésének mélyítésére - és ezek közül néhányat már elvégeznek.

Az elkövetkező évtizedben a frissített LHCb kísérlet növeli az ilyen mérések érzékenységét. Ezt kiegészíti a Belle II kísérlet Japánban, amely éppen most kezd el dolgozni.

Az antimatter szintén számos más alapul szolgálkísérletek. A teljes anti-atomokat a CERN Anti-Proton Retarder gyártja, és számos nagy pontosságú mérést biztosít. Az AMS-2 kísérlet a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén kozmikus eredetű antianyag keres. Számos jelenlegi és jövőbeni kísérletet fognak fordítani arra a kérdésre, hogy van-e aszimmetria a neutrínók között az anyag-antianyag között.

Bár még mindig nem tudunk teljesen feltörniaz anyag és az antianyag aszimmetriájának rejtélye, a legújabb felfedezésünk kinyitotta a pontos mérések korát, amely ismeretlen jelenségeket tárhat fel. Minden okunk van azt hinni, hogy egy nap fizikusok meg tudják magyarázni, hogy miért vagyunk itt egyáltalán.

Nem tudod miért? Ha tudod, mondd el nekünk a telegramban lévő csevegőszobánkban.