Учёные Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) приблизились к разгадке одной из фундаментальных тайн мироздания: почему наша Вселенная, состоящая из материи, вообще существует. Согласно современным представлениям, Большой взрыв должен был породить равные количества материи и антиматерии, которые при встрече аннигилировали бы, не оставив после себя ничего. Однако этого не произошло, и физики десятилетиями ищут причину возникшей асимметрии.
Прорывное открытие было сделано в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК). Исследователям впервые удалось зафиксировать эффект так называемого CP-нарушения у барионов — класса частиц, к которым относятся протоны и нейтроны, составляющие основу видимой материи. Ранее подобная асимметрия между поведением частиц и античастиц наблюдалась только у более лёгких частиц, например, мюонов.
Суть эксперимента и его результаты
Для обнаружения этого тонкого эффекта международная команда физиков под руководством Сюэтина Яна провела масштабный анализ данных. Учёные изучили около 80 000 случаев распада частиц, зарегистрированных детекторами БАК с 2011 по 2018 год. Объектом исследования стали барион лямбда-b (Λb) и его античастица.
Принцип симметрии заряда и чётности (CP-симметрия) предполагает, что частица и её античастица должны распадаться абсолютно идентично, как зеркальные отражения. Однако анализ показал, что их модели распада различаются примерно на 2,5%. Хотя эта величина кажется небольшой, её статистическая значимость чрезвычайно высока — 5,2 сигма. Это означает, что вероятность того, что наблюдаемый эффект является случайной флуктуацией, составляет менее одного шанса на десять миллионов.
«Это говорит о том, что материя и антиматерия ведут себя по-разному в более широком спектре частиц, а следовательно, на них действуют слегка отличающиеся фундаментальные законы физики», — пояснил Сюэтин Ян.
Обратите внимание: Новая военная техника позволит солдатам видеть в … полной темноте.
Значение открытия для фундаментальной физики
Обнаружение CP-нарушения у барионов — это критически важный шаг, но он не ставит точку в загадке. Существующая Стандартная модель физики элементарных частиц допускает подобную асимметрию, однако предсказываемый ею масштаб эффекта слишком мал, чтобы полностью объяснить, почему после Большого взрыва материя преобладала над антиматерией.
«CP-нарушение необходимо для объяснения асимметрии материи и антиматерии, но в природе оно должно проявляться гораздо сильнее, чем в рамках Стандартной модели, — отметил Ян. — Это прямо указывает на существование новой физики за её пределами».
Таким образом, новое открытие, с одной стороны, подтверждает предсказания текущей теории, а с другой — служит мощным ориентиром для будущих исследований. Учёные надеются, что дальнейшее изучение CP-нарушения в распадах тяжёлых частиц, таких как барионы, позволит обнаружить неизвестные законы природы и, возможно, новые частицы.
Результаты этого знакового исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале «Nature».
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Физики из CERN сделали важный шаг к пониманию того, почему Вселенная не исчезла в результате аннигиляции материи и антиматерии.