Antimaterie ist ein seltsames Tier. Physiker glauben, dass es zu jedem Teilchen, das in unserem Universum existiert, ein Antiteilchen gibt, das identisch ist, aber die entgegengesetzte Ladung hat. Doch wenn Antimaterie auf Materie trifft, werden beide Teilchen in einem Energieblitz vernichtet. Dies führt zu einem kniffligen Rätsel: Wenn beim Urknall Materie und Antimaterie in gleichen Mengen erzeugt wurden, warum gibt es dann heute so viel Materie und so wenig Antimaterie um uns herum?
Antimaterie kommt auf natürliche Weise bei radioaktiven Prozessen vor, beispielsweise beim Zerfall von Kalium-40. In einem entzückenden Faktoid, CERN-Forscher Marco Gersabeck schreibt Das bedeutet, dass „eine durchschnittliche Banane (die Kalium enthält) alle 75 Minuten ein Positron abgibt.“ Aber insgesamt haben wir im Universum viel, viel mehr Materie als Antimaterie beobachtet.
Empfohlene Videos
Ein neuer Experiment vom CERN könnte die Antwort auf dieses jahrzehntelange Rätsel enthalten. Experimente haben gezeigt, dass Teilchen wie Mesonen aus einem bestehen
Quark und ein Anti-Quark, können sich spontan in Anti-Mesonen verwandeln und umgekehrt – dieser Prozess findet jedoch eher in die eine als in die andere Richtung statt. Es ist wahrscheinlicher, dass sich Anti-Quarks in Quarks verwandeln, als dass sich Quarks in Anti-Quarks verwandeln, die Physiker als a bezeichnen CP-Verstoß. Das bedeutet, dass im Laufe der Zeit mehr Materie im Universum anfällt.Diese sogenannten Asymmetrien wurden bei mehreren Arten von Quarks beobachtet. Insgesamt gibt es sechs Arten oder „Geschmacksrichtungen“ von Quark (Up, Down, Top, Bottom, Strange und Charm) und Asymmetrien wurden bereits in Strange- und Bottom-Quarks beobachtet, die beide negativ sind berechnet. Theoretische Arbeiten besagen, dass die einzige Art positiv geladener Quarks, die Asymmetrie zeigen sollten, Charm-Quarks sind – obwohl der Effekt sehr gering und daher schwer zu beobachten wäre.
Das neue Experiment untersuchte Teilchen namens D-Mesonen die aus Charm-Quarks bestehen. Wissenschaftler konnten die Asymmetrie in D-Mesonen beobachten, indem sie die Teilchen untersuchten, die bei Kollisionen im Large Hadron Collider (LHC) entstanden. Sie untersuchten den vollständigen Datensatz aus den sieben Jahren des LHC-Betriebs zwischen 2011 und 2018 und überprüften die Zerfälle sowohl von D-Mesonen als auch von Anti-D-Mesonen. Sie fanden winzige, aber statistisch signifikante Unterschiede zwischen den beiden und lieferten damit den ersten Beweis für Asymmetrie in Charm-Quarks.
Es ist möglich, dass die hier beobachtete Asymmetrie nicht auf den gleichen Mechanismus zurückzuführen ist wie die Asymmetrie von Strange- und Bottom-Quarks. Aber trotzdem wäre das immer noch eine spannende Entdeckung – denn es erhöht die Möglichkeit anderer Arten von Materie-Antimaterie-Asymmetrien.
„Das Ergebnis ist ein Meilenstein in der Geschichte der Teilchenphysik“, sagte Eckhard Elsen, CERN-Direktor für Forschung und Informatik, in einer Stellungnahme Stellungnahme. „Seit der Entdeckung des D-Mesons vor mehr als 40 Jahren vermuten Teilchenphysiker, dass es auch in diesem System zu einer CP-Verletzung kommt, aber Erst jetzt war es der LHC-Kollaboration endlich möglich, dies zu beobachten, indem sie im Wesentlichen die gesamte durch das Experiment gesammelte Datenprobe nutzte Wirkung.”
Empfehlungen der Redaktion
- Der größte Teilchenbeschleuniger der Welt ist jetzt noch leistungsfähiger
- ISS-Astronauten reparieren einen Teilchenphysik-Detektor im Weltraum
Werten Sie Ihren Lebensstil aufDigital Trends hilft Lesern mit den neuesten Nachrichten, unterhaltsamen Produktrezensionen, aufschlussreichen Leitartikeln und einzigartigen Einblicken, den Überblick über die schnelllebige Welt der Technik zu behalten.
