Чому ми існуємо? Це питання хвилює не лише філософів, але й фізиків. Відповідь може критися у крихітній, але життєво важливій асиметрії між матерією та її загадковим небезпечним двійником — антиматерією. Нові дані з CERN наближають нас до розгадки цієї фундаментальної таємниці.
Великий адронний колайдер у CERN подарував науці довгоочікуване відкриття. Дослідники з експерименту LHCb виявили вагомий доказ того, що баріони — частинки, що формують ядра атомів і основу всієї видимої матерії у Всесвіті — та їхні античастинки розпадаються по-різному. Цей ефект, відомий як порушення CP-інваріантності, раніше спостерігався в іншому класі частинок (мезонах). Тепер він підтверджений і для ключових цеглинок матерії. Детально описує стаття в журналі Nature.
Крихітна різниця — велетенське значення
Команда проаналізувала близько 80 тис. подій розпаду частинок лямбда-b баріонів (Λb) та їхніх античастинок, зібраних за 7 років. Вони виявили невелику, але статистично вагому різницю у 2,5 % у швидкості розпаду матерії та антиматерії. Важливо, що результат досяг рівня значущості 5,2 сигма. Це означає, що ймовірність випадковості становить лише 1 на 10 млн. «Це доводить, що баріони та антибаріони не розпадаються однаково», — підкреслює Сюетін Ян, фізик із CERN.
Це відкриття проливає світло на одну з найглибших загадок космосу. Теорія Великого вибуху передбачала створення рівної кількості матерії та антиматерії. При зустрічі вони взаємознищуються. Якби баланс був ідеальним, Всесвіт просто зник би у велетенському вибуху енергії одразу за мить після свого народження. Але цього не сталося. Щось призвело до крихітного переважання матерії — буквально однієї зайвої частинки на мільярд пар. Все, що ми бачимо сьогодні через 13,8 млрд років після Великого вибуху, — це все «залишки» тієї перемоги матерії над антиматерією.
Ключ до виживання баріонів
Саме тут вступає в гру порушення CP-інваріантності. Воно означає, що фундаментальні закони фізики поводяться дещо інакше з матерією та антиматерією. Ця асиметрія могла спричинити те саме крихітне переважання звичайної матерії на зародковому етапі Всесвіту, яке дозволило йому уникнути самознищення.
«Асиметрія матерії та антиматерії у Всесвіті вимагає порушення CP-інваріантності в баріонах», — пояснює Ян.
Нова фізика на обрії
Дослідження порушення CP у баріонах, яке раніше було складним, тепер відкриває нове вікно для пошуку цих невідомих явищ. Хоча відкриття відповідає Стандартній моделі фізики частинок, воно водночас вказує на її межі. Фізики давно підозрюють, що існуючого в моделі рівня порушення CP-симетрії недостатньо, щоб повністю пояснити гігантську асиметрію у Всесвіті.
«Це переконливо свідчить, що має існувати нова фізика за межами Стандартної моделі», — вважає Ян.
Важливо розуміти: це відкриття — не остаточне рішення загадки. Воно не забезпечує достатнього пояснення порушення симетрії, щоб повністю розв’язати проблему матерії та антиматерії. Втім, відкриття є потужним підтвердженням ключового механізму та відкриває новий напрямок для пошуків.
Кожен такий крок розширює наше розуміння фундаментальних законів, які не лише керують частинками, але й зробили можливим саме наше існування у цьому дивовижному космосі. Пошук джерела давньої, але вирішальної асиметрії триває.
Раніше ми повідомляли про те, як науковцям вдалося відтворити умови перших мікросекунд після Великого вибуху.
За матеріалами sciencealert.com
