general

De ce există mai multă problemă decât antimateria în univers?

De ce există? Aceasta este probabil cea mai adâncă întrebare care poate părea complet dincolo de domeniul fizicii particulelor. Dar noul nostru experiment la CERN Large Hadron Collider ne-a adus mai aproape de răspuns. Pentru a înțelege de ce existăm, trebuie să mergem în urmă cu 13,8 miliarde de ani în urmă, în timpul Big Bang-ului. Acest eveniment a produs o cantitate egală de substanță din care suntem compuși și antimaterie.

Se crede că fiecare particulă are un partener de laantimaterie, care este aproape identică cu ea, dar are o taxă opusă. Atunci când o particulă și antiparticul ei se întâlnesc, ei se anihilează - dispar într-o clipă de lumină.

Unde este antimateria?

De ce este universul pe care îl vedem compuseîn întregime din materie, este una dintre cele mai mari mistere ale fizicii moderne. Dacă o dată ar fi existat o cantitate egală de antimaterie, totul din Univers ar fi anihilat. Astfel, un studiu recent publicat pare să fi găsit o nouă sursă de asimetrie între materie și antimaterie.

Arthur Schuster a fost primul care a vorbit despre antimaterieÎn 1896, apoi în 1928, Paul Dirac ia dat o justificare teoretică, iar în 1932, Karl Anderson a descoperit-o sub formă de antielectroni, numiți positroni. Positronii se nasc în procese radioactive naturale, de exemplu, căderea de potasiu-40. Aceasta înseamnă că o banană obișnuită (conținând potasiu) emite un pozitiv la fiecare 75 de minute. Apoi el anihilează cu electroni în materie, producând lumină. Aplicațiile medicale precum scanerele PET produc, de asemenea, anti-materie într-un proces similar.

Principalele blocuri de substanță de lacare consta din atomi, sunt particule elementare - cuarci si leptoni. Există șase tipuri de cuarci: superioară, inferioară, ciudată, încântată, adevărată și frumoasă. În același fel, există șase leptoni: un electron, un muon, un tau și trei tipuri de neutrini. Există, de asemenea, copii antimateriale ale acestor douăsprezece particule, care diferă numai în sarcina lor.

Particulele de antimaterie ar trebui, în principiu, să fieoglinda perfectă a sateliților lor obișnuiți. Dar experimentele arată că acest lucru nu este întotdeauna cazul. Luați, de exemplu, particule cunoscute sub numele de mezone, care constau dintr-un quark și un antiquark. Mesonii neutri au o caracteristică uimitoare: se pot transforma în mod spontan în propriul anti-mezon și invers. În acest proces, quark-ul devine un antiquark sau un antiquark se transformă într-un quark. Cu toate acestea, experimentele au arătat că acest lucru se poate întâmpla mai des într-o direcție decât în ​​alta - ca urmare a faptului că materia devine mai mult timp decât antimateria.

A treia oară - magia

Printre particulele care conțin cuarci, astfel de asimetriidescoperită doar în quark-uri ciudate și frumoase - și aceste descoperiri au devenit extrem de importante. Prima observație a asimetriei cu participarea particulelor ciudate în 1964 a permis teoreticienilor să prezică existența a șase cuarci - într-un moment în care se știa că erau doar trei. Descoperirea asimetriei în particule frumoase în 2001 a fost confirmarea finală a mecanismului care a condus la imaginea cu șase cuarci. Ambele descoperiri au adus Premiile Nobel.

Atât quark-urile ciudate cât și cele frumoase poartăîncărcare electrică negativă. Singurul quark încărcat pozitiv, care, teoretic, ar trebui să poată forma particule care pot prezenta asimetria materiei și a antimateriei, este încântat. Teoria sugerează că o face, efectul său ar trebui să fie nesemnificativ și dificil de găsit.

Dar experimentul LHCb la Hadronul Marecolizorul a putut observa o astfel de asimetrie în particule numite D-mezone, care constau pentru prima dată în quark-uri vrăjite. Acest lucru a fost posibil printr-un număr fără precedent de particule fermecate produse direct în coliziuni la LHC. Rezultatul arată că probabilitatea ca aceasta să fie o fluctuație statistică este de 50 de miliarde.

Dacă această asimetrie nu se naște din aceleașimecanismul însuși, care conduce la asimetriile unor quark-uri ciudate și frumoase, rămâne spațiu pentru noi surse de asimetrie a materiei-antimaterie, care poate adăuga la asimetria generală a celor din univers. Și acest lucru este important, deoarece mai multe cazuri cunoscute de asimetrie nu pot explica de ce există atât de multă problemă în Univers. O descoperire cu cuarci fermecati nu va fi de ajuns pentru a umple aceasta problema, dar aceasta este o parte importanta a puzzle-ului in intelegerea interactiunii particulelor fundamentale.

Pașii următori

Această descoperire va fi urmată de o creștere înlucrări teoretice care ajută la interpretarea rezultatului. Dar, mai important, va schița mai multe teste pentru a aprofunda înțelegerea descoperirii noastre - și unele dintre aceste teste sunt deja efectuate.

În deceniul următor, experimentul LHCb actualizat va crește sensibilitatea unor astfel de măsurători. Acesta va fi completat de experimentul Belle II din Japonia, care abia începe să lucreze.

Antimateria se bazează, de asemenea, pe o serie de alteexperimente. Ansamblurile anti-atomice sunt produse la Retarderul anti-proton CERN și oferă o varietate de măsurători de înaltă precizie. Experimentul AMS-2 la bordul Stației Spațiale Internaționale este în căutare de antimaterie de origine cosmică. O serie de experimente curente și viitoare vor fi dedicate întrebării dacă există o asimetrie a materiei-antimaterie în rândul neutrinilor.

Deși încă nu putem să ne descurcăm completmisterul asimetriei materiei și al antimateriei, ultima noastră descoperire a deschis ușa unei ere de măsurători precise care ar putea descoperi mai multe fenomene necunoscute. Există toate motivele să credem că într-o zi fizicienii vor putea să explice de ce suntem aici.

Nu știi de ce? Dacă știi, spune-ne în camera noastră de chat din Telegramă.

Notificare Facebook pentru UE! Trebuie să vă autentificați pentru a vizualiza și posta comentarii FB!