L'antimateria è una strana bestia. I fisici credono che per ogni particella che esiste nel nostro universo, esiste un'antiparticella identica ma con carica opposta. Ma quando l’antimateria incontra la materia, entrambe le particelle vengono annientate in un lampo di energia. Ciò porta a un enigma complicato: se materia e antimateria sono state entrambe prodotte in quantità uguali dal Big Bang, perché oggi c’è così tanta materia intorno a noi, e così poca antimateria?
L'antimateria si trova naturalmente nei processi radioattivi, come quando decade il potassio-40. In un delizioso fattoide, Lo scrive il ricercatore del CERN Marco Gersabeck ciò significa che “la tua banana media (che contiene potassio) emette un positrone ogni 75 minuti”. Ma nel complesso, abbiamo osservato molta, molta più materia nell’universo che antimateria.
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Un nuovo esperimento del CERN potrebbe contenere la risposta a questo enigma lungo decenni. Gli esperimenti hanno dimostrato che particelle come i mesoni, che consistono in uno
quark e un anti-quark, può trasformarsi spontaneamente in anti-mesoni, e viceversa, ma questo processo avviene più in una direzione che nell'altra. È più probabile che gli antiquark si trasformino in quark piuttosto che i quark si trasformino in antiquark, cosa che i fisici chiamano Violazione del CP. Nel corso del tempo, ciò significa che nell’universo si accumula più materia.Queste asimmetrie, come sono note, sono state osservate in diversi tipi di quark. In totale, ci sono sei tipi o “sapori” di quark (su, giù, superiore, inferiore, strano e fascino) e asimmetrie sono state precedentemente osservate nei quark strani e bottom, entrambi negativi addebitato. Il lavoro teorico afferma che l’unico tipo di quark con carica positiva che dovrebbe mostrare asimmetria sono i quark charm, anche se l’effetto sarebbe molto piccolo e quindi difficile da osservare.
Il nuovo esperimento ha esaminato le particelle chiamate Mesoni D che sono fatti di quark charm. Gli scienziati sono stati in grado di osservare l'asimmetria nei mesoni D osservando le particelle create nelle collisioni nel Large Hadron Collider (LHC). Hanno esaminato l’intero set di dati dei sette anni di operazioni dell’LHC tra il 2011 e il 2018 e hanno controllato i decadimenti sia dei mesoni D che dei mesoni anti-D. Hanno trovato differenze piccole ma statisticamente significative tra i due, fornendo la prima prova di asimmetria nei quark charm.
È possibile che l’asimmetria osservata qui non fosse dovuta allo stesso meccanismo dell’asimmetria dei quark strani e bottom. Ma anche così, sarebbe comunque una scoperta entusiasmante, perché solleva la possibilità di altri tipi di asimmetrie materia-antimateria.
“Il risultato rappresenta una pietra miliare nella storia della fisica delle particelle”, ha affermato in una conferenza stampa Eckhard Elsen, direttore per la ricerca e l’informatica del CERN. dichiarazione. “Fin dalla scoperta del mesone D, più di 40 anni fa, i fisici delle particelle hanno sospettato che anche in questo sistema si verificasse una violazione di CP, ma è stato solo ora, utilizzando essenzialmente l'intero campione di dati raccolto dall'esperimento, che la collaborazione LHC è stata finalmente in grado di osservare il effetto.”
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