Zespół badaczy pracujący przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) ogłosił właśnie, że udało mu się zaobserwować wyraźne oznaki asymetrii między materią a antymaterią. Kluczowe znaczenie ma tutaj zjawisko znane jako łamanie symetrii CP, które oznacza, że prawa fizyki mogą w subtelny sposób faworyzować materię nad antymaterią.
Aby dojść do takich przełomowych wniosków, naukowcy przeanalizowali niemal 80 tysiącach rozpadów cząstek zarejestrowanych w akceleratorze w latach 2011–2018. To właśnie tu naukowcy odkryli nowy przykład łamania tej symetrii – tym razem w klasie cząstek zwanych barionami. To ważne, ponieważ bariony, takie jak protony i neutrony, tworzą większość widzialnej materii we Wszechświecie. To z nich zbudowane są galaktyki, gwiazdy, planety i ludzie. Dotąd podobne efekty obserwowano jedynie w przypadku mezonów, czyli innego rodzaju cząstek.
Czytaj także: Antymateria odkryta na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Nowa fizyka czai się tuż za rogiem
Badania koncentrowały się na tzw. barionach pięknych lambda b (Λb) oraz ich antycząstkach (anty-Λb). Teoretycznie, zgodnie z zasadą symetrii CP, obie cząstki powinny rozpadać się w identyczny sposób, choć w lustrzanym odbiciu. Tymczasem w toku analizy naukowcy zaobserwowali 2,5-procentową różnicę w ich zachowaniu. W świecie fizyki cząstek elementarnych to znaczna wartość – wystarczająca, by mówić o statystycznie istotnym odkryciu.
Wynik osiągnął poziom ufności 5,2 sigma – co oznacza, że prawdopodobieństwo przypadkowego wystąpienia tego efektu wynosi zaledwie jeden na dziesięć milionów. W fizyce to próg wymagany do ogłoszenia pełnoprawnego odkrycia.
Choć efekt mieści się jeszcze w granicach przewidywań Modelu Standardowego, stanowi on kolejne już odkrycie skłaniające fizyków do poszukiwań zjawisk, które mogą wykraczać poza ten model. Owszem, Model Standardowy przewiduje istnienie łamania symetrii CP, ale w stopniu zbyt małym, by wyjaśnić faktyczną dominację materii we Wszechświecie. Nowe badanie pokazuje, że warto szukać odpowiedzi tam, gdzie dotąd rzadko zaglądano, np. właśnie w rozpadach barionów.
Czytaj także: A co to takiego? Dowody na odkrycie nietypowej cząstki antymaterii w CERN. Nigdy wcześniej jej nie widzieliśmy
Warto tutaj jednak zaznaczyć, że odkrycie nie wyjaśnia jeszcze całkowicie przewagi materii nad antymaterią w obserwowanym wszechświecie. Bardziej można powiedzieć, że stanowi on istotny element układanki, który przybliża nas do rozwiązania tej zagadki. `Jak by nie patrzeć, potwierdza, że łamanie symetrii CP może zachodzić również w cząstkach, z których zbudowana jest cała materia zwyczajna.
Wcześniejsze próby wykrycia różnic między materią a antymaterią, np. w oddziaływaniu z grawitacją, nie przyniosły rozstrzygających rezultatów. Okazało się bowiem, że antymateria wbrew podejrzeniom spada z taką samą prędkością jak zwykła materia. Teraz jednak w końcu mamy pierwszy trop, który być może naprowadzi nas na nieznane jeszcze rejony fizyki, a tym samym na rozwiązanie zagadki tego, dlaczego coś istnieje, a nie nie istnieje.