Naukowcy z Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) odkryli nowe wskazówki w jednej z największych zagadek wszechświata: dlaczego w ogóle istniejemy. Dwa przełomowe odkrycia dotyczące różnic w zachowaniu materii i antymaterii mogą pomóc wyjaśnić, dlaczego nasz wszechświat jest zbudowany z materii, a nie po prostu z „niczego”.
Odkrycia dokonane przez zespół LHCb działający w ośrodku CERN dały pierwsze dowody na istnienie rzadkiego efektu kwantowego w dwóch nowych rodzajach rozpadu cząstek. To kluczowy krok w kierunku zrozumienia, dlaczego materia zdominowała antymaterię we wczesnym wszechświecie.
Tajemnica ta sięga początków samego kosmosu. Gdy Wielki Wybuch stworzył wszechświat 13,8 miliarda lat temu, powinien on jednocześnie wyprodukować równą ilość materii i antymaterii. Jednak dzisiaj wszechświat jest niemal wyłącznie zbudowany z materii – tej samej, z której powstają wszystkie widzialne i namacalne obiekty, od atomów po galaktyki.
Ten brak równowagi od lat spędza sen z powiek fizykom. Główna teoria, zwana Modelem Standardowym fizyki cząstek, przewiduje pewne różnice w zachowaniu materii i antymaterii, znane jako naruszenie symetrii CP. Jednak siła tego naruszenia, zgodnie z obecnymi obliczeniami, nie jest wystarczająco duża, by wyjaśnić, dlaczego materia całkowicie zdominowała antymaterię w naszym wszechświecie.
Dzięki danym uzyskanym z kolizji protonów w Wielkim Zderzaczu Hadronów naukowcy znaleźli dowody na istnienie asymetrii w dwóch nowych przypadkach. Pierwszy dotyczy rozpadu cząstek zwanych baryonami lambda dolnego (składających się z trzech kwarków) na baryon lambda oraz dwa kaony. Drugi przypadek dotyczy szczególnych kombinacji rozpadu naładowanych mezonów pięknych.
Oba odkrycia osiągnęły poziom, który fizycy nazywają „3,2 odchylenia standardowego”. To oznacza mocne dowody, choć wciąż brakuje niewiele, aby spełnić rygorystyczne kryteria pozwalające uznać te rezultaty za ostateczne odkrycie.
Te wyniki są wyjątkowo istotne, ponieważ wcześniej asymetrię między materią a antymaterią udało się wyraźnie zaobserwować jedynie w określonych rodzajach cząstek zwanych mezonami. Odkrycie jej także w baryonach, które stanowią większość zwykłej materii, oraz w nowych rodzajach rozpadu mezonów otwiera zupełnie nowe możliwości badań nad kosmiczną „przewagą” materii.
Badacze osiągnęli te rezultaty poprzez precyzyjne zliczanie liczby rozpadów cząstek i ich odpowiedników z antymaterii w różne sposoby, poszukując subtelnych różnic świadczących o preferencji natury dla materii.
Te odkrycia to istotny krok naprzód w badaniu, czy ten efekt kwantowy jest bardziej powszechny w naturze. W nadchodzących latach naukowcy liczą, że dane z obecnej serii eksperymentów w LHC, a także planowanej modernizacji zderzacza do wersji o wysokiej jasności, dostarczą kolejnych przełomowych informacji na temat tej fundamentalnej tajemnicy istnienia wszechświata.
Jeżeli te wnioski zostaną potwierdzone przy pomocy większej ilości danych, mogą one rzucić światło na jedną z podstawowych cech naszego wszechświata – dlaczego po Wielkim Wybuchu pozostało wystarczająco dużo materii, aby mogły powstać galaktyki, planety, a ostatecznie nawet my sami.
