Een schot van binnen de LHCb experimentele hal bij de Large Hadron Collider.Foto: CERN
Wetenschappers hebben aangekondigd dat ze de waarneming van “CP-schending in een D0 meson” bij CERN, een ontdekking die zal verschijnen in de fysica leerboeken voor de komende jaren. U bent waarschijnlijk afvragen wat het precies betekent.
Het Universum is vol van gewone materie. Er is ook antimaterie, dat reeds hier op Aarde, maar er is veel minder van. Deze nieuwe waarneming is belangrijk op zijn eigen, maar het duurt ook natuurkundigen weer een stap dichter bij om uit te leggen waar de antimaterie is verdwenen.
“Dit opent een nieuw veld” Giovanni Passaleva, woordvoerder van het LHCb-experiment dat deeltje detecteert botsingen met de Large Hadron Collider bij CERN, vertelde Gizmodo. “We hebben nog nooit in staat geweest om te zien CP-schending in van deze up-type quarks, maar nu hebben we de instrumenten bij de LHC en LHCb te verkennen.”
Het begrijpen van CP-schending vereist vanaf de top, of liever, de charme. Er zijn zes soorten quarks: de, charme en top quarks, die hebben allemaal een elektrische lading van 2/3, en de down, strange, en onder quarks, elk met een lading van -1/3. Elke quark heeft een antiquark partner met dezelfde massa en de tegengestelde lading (-2/3 in plaats van 2/3 en 1/3 in plaats van -1/3), en tegengestelde pariteit, die u kunt beschouwen als links-of rechtshandig gebruik. Deze deeltjes combineren in de protonen en neutronen die atomen evenals een verscheidenheid van andere deeltjes, zoals de D0 meson, een deeltje dat bestaat uit een charm-quark en een anti-up quark.
De wetten van de fysica verschillen als pariteit alleen wordt ingeschakeld, maar blijven dezelfde als de heffing en de handigheid van zijn uitgeschakeld—dit is de zogenaamde CP-symmetrie, en wat het in feite zegt dat de natuurkunde werkt hetzelfde als u overschakelt van een deeltje met een spiegelbeeld van de antiparticle. Maar een gril over antiparticles is dat ze te vernietigen wanneer zij voldoen aan hun gewone materie partner—en toch, er is zo veel meer materie dan antimaterie in het Heelal. Hoe gebeurde dat?
Een mogelijke uitleg om te verklaren waarom er zo veel extra kwestie is van CP-symmetrie overtreding, of CP-schending—voorbeelden waar de wetten van de natuurkunde werken anders als je in plaats van een deeltje met een ander deeltje dat heeft de tegengestelde lading en links-of rechtshandig gebruik.
CP overtreding werd voor het eerst gespot in kaons, deeltjes bevatten vreemde quarks, in 1964. Het was een enorme deal, en gesaldeerd natuurkundige James Cronin en Val Fitch 1980 de Nobelprijs. Het was weer gespot in het begin van de jaren 2000 in de B-mesonen, deeltjes bevatten onder quarks. Als je je aandacht besteden, zowel de bottom-quark en het vreemde quark hebben een lading van -1/3. CP schending nooit waargenomen in een quark met een toeslag van 2/3, ook al wordt voorspeld op te bestaan door de regels van de deeltjesfysica, de zogenaamde Standaard Model. Dat is, het was nooit eerder waargenomen tot nu toe.
LHCb is een experiment dat het monitoren van botsingen van hoog-energetische protonen in de Large Hadron Collider in Genève, Zwitserland. Deze protonen reizen op bijna de snelheid van het licht, en toen ze slam samen, zet veel van die energie in deeltjes die vervolgens verval binnen het experiment. LHCb fysici vandaag gemeld bij de Moriond natuurkunde-conferentie in Italië hun experiment gemeten een asymmetrie in het tarief dat D0 mesonen vervallen in andere deeltjes in vergelijking met het tarief dat de anti-D0 mesonen vervallen in andere deeltjes.
Hun analyse toont aan dat ze nog gespot een voorbeeld van CP-schending, in het bijzonder in de D0 meson ‘ s charm-quark ten opzichte van de anti-D0 meson de anti-charm-quark. Het was een heel klein effect dat kostte tientallen miljoenen D0 mesonen om te zien, maar het was er
Het is een big deal. “De toespraak van Federico Betti,” waarvan de uitslag bekend werd gemaakt, “werd verwelkomd door een meer-dan-gebruikelijke applaus, en na de [conferentie] organisatoren (verrassing!) riep de hele LHCb contingent Moriond op het podium en aangeboden twee flessen champagne,” Passaleva vertelde Gizmodo.
Maar zoals meestal het geval is met de deeltjesfysica, het verhaal is verre van over. Zelfs met de nieuwe ontdekking “de CP-schending we zien en voorspeld door het Standaard Model is niet genoeg om uit te leggen waarom alle antimaterie verdwenen, en de reden waarom we meer materie dan antimaterie in het universum,” zei Passaleva. “We moeten zoeken naar nieuwe fenomenen te verklaren het volledige verschil tussen materie en antimaterie.”
Het team zal blijven meten van de hoeveelheid CP-schending te zien of het akkoord gaat met het bedrag voorspeld in het Standaard Model, of als het anders is—als het anders is, het zou een teken van nooit-vóór-gezien de fysische verschijnselen.
Maar vandaag, de LHCb-team viert.
Deel Dit Verhaal