Ученые из CERN (Европейский центр ядерных исследований) возможно впервые натолкнулись на искажение симметрии между материей и антиматерией. При распаде барионов – частиц, которые, как и протон, состоят из трех кварков, ученые обнаружили различия между частицами и их античастинками.
Однако в журнале Nature Physics сообщают: значимость корреляции не превышает необходимых для всякого открытия пяти сигм.
На протяжении десятилетий физики ищут отклонения симметрии – разницу между материей и антиматерией, что могла бы объяснить, почему во Вселенной доминирует материя. До сих пор, правда, эти поиски не были слишком успешны. Ведь, согласно с экспериментами, магнитное поведение, масса заряда, ядерная сила анти-водорода соответствует его материальному двойнику.
Другой возможный вариант найти асимметрию – это выявить нарушения СР-инвариантности (Charge Parity). В общем античастица хотя имеет противоположный заряд, и поведением не отличается от материальной частицы. Так, физические законы «зеркального мира» должны вполне соответствовать законам материального мира.
И если бы античастица при определенных условиях вела себя иначе, чем ее материальный аналог, это стало бы искажением СР-симметрии – и, вероятно, причиной современного доминирования материи.
До сих пор физикам не удавалось обнаружить такие СР-нарушения в барионах – частицах, которые, как и протоны состоят из трех кварков и составляют составляющую материи. Но недавно благодаря ускорителю частиц БАК (Большой андронный коллайдер), что в Европейском центре ядерных исследований CERN, ученым, вероятно, впервые удалось открыть доказательства существования СР-нарушений. Основой для этого предположения были данные о столкновениях, которые ВАК собирал на протяжении трех лет в первый период запуска LHCb.
В рамках своего исследования ученые анализировали редкие процессы распада так называемой лямбди-бариона (Λb0) и его двойника в антиматерии. Короткоживущий Λb0-барион, как и протон состоит из трех кварков, но в шесть раз тяжелее. Он может возникать при столкновении в ускорителе частиц и при определенных условиях распадается на один протон (или антипротон) и три пиона. В БАКе этот редкий процесс распада удалось зафиксировать шесть тысяч раз в течение почти трех лет.
Оценивая данные распада, физики, работающие с детектором LHCb, наткнулись на уникальную особенность: продукты распада в Λb0-барионах и Λb0-антибарионах отделялись друг от друга под неодинаковым углом. Он отличался до 20%. «Это первое доказательство CP-отклонений в барионах», – констатируют ученые.
Несмотря на то, что это отклонение является уникальным, его статистическая значимость еще не дает оснований заявить об открытии. В физике элементарных частиц об открытии говорится тогда, когда статистическая значимость определенного явления достигает пяти сигм. Зато в процессах распада Λb0-барионов этот показатель составляет 3,3 сигми, информируют физики.
«Даже если мы не можем говорить об открытии, все равно речь идет про ценные экспериментальные показания, – рассказал Марчин Кухарчик (Marcin Kucharczyk) из сообщества LHCb. – Теперь нам стоит ожидать окончательного или подтверждение, или опровержение. Анализ данных второго запуска БАК, который завершится через несколько месяцев, должен предоставить необходимую для этого информацию».