Po prvi put ikad fizičari na najvećem svjetskom razbijaču atoma primijetili su razlike u raspadanju čestica i anti čestica koje sadrže osnovni građevni blok materije, nazvan šarmom šarma.
Nalaz bi mogao pomoći objasniti tajnu zašto materija uopće postoji.
"To je povijesna prekretnica", rekao je Sheldon Stone, profesor fizike na sveučilištu Syracuse i jedan od suradnika na novom istraživanju.
Materija i antimaterija
Svaka čestica materije ima antičestica, koja je po masi identična, ali sa suprotnim električnim nabojem. Kada se materija i antimaterija susretnu, one uništavaju jedna drugu. To je problem. Veliki prasak trebao je stvoriti ekvivalentnu količinu materije i antimaterije, a sve te čestice trebale su se brzo uništiti, ne ostavljajući iza sebe ništa osim čiste energije.
Pojam kršenja CP-a potekao je od ruskog fizičara Andreja Saharova, koji ga je 1967. predložio kao objašnjenje zašto je stvar preživjela Veliki prasak.
"Ovo je jedan od kriterija koji su neophodni za nas", rekao je Stone, "pa je nekako važno shvatiti što je podrijetlo kršenja CP-a."
Postoji šest različitih vrsta kvarkova, a svi imaju svoja svojstva: gore i dolje, odozgo i dolje, šarm i čudno. Godine 1964. fizičari su prvi put promatrali kršenje CP-a u stvarnom životu u neobičnim kvarkovima. Godine 2001, vidjeli su da se to događa s česticama koje sadrže dno kvarka. (Oba otkrića dovela su do Nobelove nagrade za uključene istraživače.) Fizičari su dugo teoretizirali da se to događa i s česticama koje sadrže kvarkove šarma, ali to još nitko nije vidio.
Šarmiran, siguran sam
Stone je jedan od istraživača kozmetičkog eksperimenta Veliki hadronski sudarač (LHC), koji koristi Veliki hadronski sudarač CERN-a, 16,5 milja (27 kilometara) prstena na francusko-švicarskoj granici koji šalje subatomske čestice koje se međusobno prate da bi se ponovo stvoriti bljeskove zanemarljive energije koji su uslijedili nakon Velikog praska. Kako se čestice zabijaju jedna u drugu, one se probijaju na njihove sastavne dijelove, koji zatim propadaju u frakcijama sekunde do stabilnijih čestica.
Najnovija zapažanja uključivala su kombinacije kvarkova koji se nazivaju mezoni, konkretno mezon D0 ("d-nula") i anti-D0 mezon. Mezon D0 sastoji se od jednog kvarka šarma i jednog anti-up kvarka (antičestica gornjeg kvarka). Mezon anti-D0 kombinacija je jednog kvarka protiv šarma i jednog kvarka.
Obje ove mezone propadaju na mnogo načina, ali neki mali postotak njih završava kao mesoni zvani kaoni ili pioni. Istraživači su izmjerili razliku u brzini propadanja između D0 i anti-D0 mezona, postupak koji je uključivao neizravna mjerenja kako bi se osiguralo da nisu samo mjerenje razlike u početnoj proizvodnji dviju mezona, ili razlike u tome koliko su dobre oprema je mogla otkriti razne subatomske čestice.
Donja linija? Omjeri propadanja razlikovali su se za desetinu posto.
"Znači da D0 i anti-D0 ne propadaju istom brzinom, i to je ono što nazivamo kršenjem CP-a", rekao je Stone.
A to stvari čini zanimljivima. Razlike u raspadima vjerojatno nisu dovoljno velike da objasne što se dogodilo nakon Velikog praska, da bi iza sebe ostavilo toliko materije, rekao je Stone, iako je dovoljno velik da može biti iznenađujući. Ali sada, rekao je, teoretičari fizike postaju obrnuti s podacima.
Fizičari se oslanjaju na nešto što se zove Standardni model kako bi objasnili, sve, na subatomskoj skali. Pitanje je sada, rekao je Stone, mogu li predviđanja koja je dao Standardni model objasniti mjerenje kvarnih šarma koje je tim upravo napravio, ili će to zahtijevati nekakvu novu fiziku - što bi, rekao je Stone, bio najuzbudljiviji ishod.
"Kad bi se to moglo objasniti samo novom fizikom, ta nova fizika mogla bi sadržavati ideju odakle dolazi ovo kršenje CP-a", rekao je.
Istraživači su najavili ovo otkriće u mrežnom programu CERN-a i na internetu su objavili pretisak članka koji detaljno prikazuje rezultate.
- Što je to? Na vaša pitanja iz fizike odgovoreno
- 18 najvećih nerazriješenih misterija u fizici
- Fotografije: Najveći svjetski atomski mlazni stroj (LHC)
