Νέα πηγή ασυμμετρίας μεταξύ ύλης-αντιύλης σε βαρυόνια στον επιταχυντή LHCb

Από την περιγραφή της ιστορίας του σύμπαντος, σύμφωνα τουλάχιστον με την καθιερωμένη θεωρία, λείπει ένα σημαντικό «κεφάλαιο», στο οποίο ούτε λίγο ούτε πολύ χρωστά την ύπαρξή του ο κόσμος που μας περιβάλλει, αλλά και εμείς οι ίδιοι. Το «κεφάλαιο» αυτό αφορά τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας του σύμπαντος όπου, σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο της φυσικής, θα έπρεπε να παράγονται ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Κάτι που, αν όντως συνέβαινε, τότε τα σωματίδια με τα αντισωματίδια θα εξαϋλώνονταν όταν θα συγκρούονταν, με συνέπεια ο κόσμος να παραμείνει μία «θάλασσα» φωτονίων.

Ωστόσο, με δεδομένο πως σήμερα το σύμπαν αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από ύλη, αυτό σημαίνει πως οι νόμοι της φυσικής δεν ισχύουν ακριβώς με τον ίδιο τρόπο για την ύλη και την αντιύλη, αντίθετα από ό,τι προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο. Έτσι, οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν πού μπορεί να αποκλίνουν οι νόμοι της φύσης – ένα φαινόμενο που ονομάζεται «παραβίαση φορτίου-ομοτιμίας» («παραβίαση C-P»).

Έτσι, έπειτα από 50 χρόνια αναζήτησης, ερευνητές που εργάζονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN φαίνεται πως βρήκαν ενδείξεις της παραβίασης C-P σε βαρυόνια. Τα βαρυόνια είναι μία κατηγορία υποατομικών σωματιδίων όπου συγκαταλέγονται τα πρωτόνια και τα νετρόνια, και η οποία σε περίπτωση ασυμμετρίας θα μπορούσε να δικαιολογήσει την επικράτηση της ύλης στο σύμπαν.

Χρησιμοποιώντας τον ανιχνευτή του πειράματος LHCb, η ομάδα παρήγαγε τεράστιες ποσότητες από έναν συγκεκριμένο τύπο βαρυονίου (Λb0) και των αντισωματίδιό του (Λb0-). Στη συνέχεια, μελέτησε τη διάσπασή τους σε πρωτόνια (αντιπρωτόνια) και τρία φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται πιόνια, καθώς συγκρούονται.

«Η διαδικασία είναι εξαιρετικά σπάνια, με συνέπεια να μην έχει μελετηθεί ξανά στο παρελθόν», γράφουν στην ιστοσελίδα του LHCb. «Η μεγάλη παραγωγή αυτών των βαρυονίων στον επιταχυντή του CERN, και οι δυνατότητες του ανιχνευτή του LHCb, μας επέλεξαν να συγκεντρώσουμε ένα δείγμα περίπου 6.000 τέτοιων διασπάσεων.

Το γεγονός ότι αυτά τα σωματίδια διασπώνται σε διαφορετικά «συστατικά» είναι σημαντικό, επειδή η παραβίαση C-P θα μπορούσε να εκδηλωθεί στη διαφορά ή ασυμμετρία ανάμεσα στις ποσότητες ύλης και αντιύλης. Και αυτό ακριβώς βρήκαν οι ερευνητές.

«Τα δεδομένα από το LHCb αποκάλυψαν ένα σημαντικό αριθμό ασυμμετριών στις παραγόμενες ποσότητες, οι οποίες υποδεικνύουν τη δράση της παραβίασης C-P, σε μερικές περιπτώσεις μάλιστα με τις αποκλίσεις να φθάσουν έως και το 20%».

Αν και το αποτέλεσμα είναι σημαντικό, οι επιστήμονες προειδοποιούν πως το ποσοστό βεβαιότητας που έχει επιτευχθεί έως τώρα δεν αποκλείει πως πρόκειται για στατιστική διακύμανση. Έτσι, το επόμενο βήμα θα είναι να μελετήσουν μεγαλύτερο όγκο δείγματος, για να διαπιστώσουν αν θα επιβεβαιωθεί ή όχι το συμπέρασμά τους.