Antimaterie is een vreemd beest. Natuurkundigen geloven dat er voor elk deeltje dat in ons universum bestaat, een antideeltje is dat identiek is maar de tegenovergestelde lading heeft. Maar wanneer antimaterie materie ontmoet, worden beide deeltjes vernietigd in een flits van energie. Dit leidt tot een lastig raadsel: als materie en antimaterie door de oerknal beide in gelijke hoeveelheden werden geproduceerd, waarom is er dan vandaag de dag zoveel materie om ons heen, en zo weinig antimaterie?
Antimaterie komt van nature voor in radioactieve processen, zoals wanneer kalium-40 vervalt. In een heerlijk feitje, CERN-onderzoeker Marco Gersabeck schrijft dit betekent dat “uw gemiddelde banaan (die kalium bevat) elke 75 minuten een positron afgeeft.” Maar over het geheel genomen hebben we veel, veel meer materie in het universum waargenomen dan antimaterie.
Aanbevolen video's
Een nieuwe experiment van CERN kan het antwoord zijn op deze tientallen jaren durende puzzel. Experimenten hebben aangetoond dat deeltjes net als mesonen uit één bestaan
kwark en één anti-quark kan spontaan veranderen in anti-mesonen, en omgekeerd – maar dit proces vindt meer in de ene richting plaats dan in de andere. Het is waarschijnlijker dat anti-quarks in quarks veranderen dan dat quarks in anti-quarks veranderen. CP-overtreding. In de loop van de tijd betekent dit dat er meer materie in het universum ontstaat.Deze asymmetrieën, zoals ze bekend staan, zijn waargenomen in verschillende soorten quarks. In totaal zijn er zes soorten of ‘smaken’ quark (omhoog, omlaag, boven, onder, vreemd en charmant) en Er zijn eerder asymmetrieën waargenomen in vreemde en bottom-quarks, die beide negatief zijn opgeladen. Theoretisch werk zegt dat het enige type positief geladen quarks dat asymmetrie zou moeten vertonen, charm-quarks zijn – hoewel het effect erg klein zou zijn en daarom moeilijk waar te nemen.
In het nieuwe experiment werd gekeken naar zogenaamde deeltjes D-mesonen die zijn gemaakt van charm-quarks. Wetenschappers konden asymmetrie in D-mesonen waarnemen door te kijken naar de deeltjes die ontstonden bij botsingen in de Large Hadron Collider (LHC). Ze keken naar de volledige dataset van de zeven jaar LHC-operaties tussen 2011 en 2018, en controleerden het verval van zowel D-mesonen als anti-D-mesonen. Ze vonden kleine maar statistisch significante verschillen tussen de twee, wat het eerste bewijs vormde van asymmetrie in charm-quarks.
Het is mogelijk dat de hier waargenomen asymmetrie niet het gevolg was van hetzelfde mechanisme als de asymmetrie van vreemde en bottom-quarks. Maar toch zou dat nog steeds een opwindende bevinding zijn, omdat het de mogelijkheid van andere soorten materie-antimaterie-asymmetrieën vergroot.
“Het resultaat is een mijlpaal in de geschiedenis van de deeltjesfysica”, zei Eckhard Elsen, CERN-directeur voor onderzoek en computergebruik, in een stelling. “Sinds de ontdekking van het D-meson, ruim veertig jaar geleden, hebben deeltjesfysici vermoed dat CP-schending ook in dit systeem voorkomt, maar Pas nu is de LHC-samenwerking eindelijk in staat geweest om de effect.”
Aanbevelingen van de redactie
- De grootste deeltjesversneller ter wereld is nu nog krachtiger
- ISS-astronauten repareren een deeltjesfysica-detector in de ruimte
Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.
