Antimateria är ett konstigt odjur. Fysiker tror att för varje partikel som finns i vårt universum finns det en antipartikel som är identisk men har motsatt laddning. Men när antimateria möter materia förintas båda partiklarna i en blixt av energi. Detta leder till en knepig gåta: om materia och antimateria båda producerades i lika stora mängder av Big Bang, varför finns det så mycket materia omkring oss idag och så lite antimateria?
Antimateria förekommer naturligt i radioaktiva processer, till exempel när kalium-40 sönderfaller. I en förtjusande fakta, Det skriver CERN-forskaren Marco Gersabeck detta betyder att "din genomsnittliga banan (som innehåller kalium) avger en positron var 75:e minut." Men totalt sett har vi observerat mycket, mycket mer materia i universum än antimateria.
Rekommenderade videor
En ny experiment från CERN kan ge svaret på detta decennier långa pussel. Experiment har visat att partiklar som mesoner, som består av en kvarg och en anti-kvark, kan spontant förvandlas till anti-mesoner, och vice versa - men denna process sker mer i en riktning än i den andra. Antikvarkar är mer benägna att förvandlas till kvarkar än att kvarkar förvandlas till antikvarkar, vilket fysiker kallar en
CP-brott. Med tiden betyder det att mer materia ansamlas i universum.Dessa asymmetrier, som de kallas, har observerats i flera typer av kvarkar. Totalt finns det sex typer eller "smaker" av kvarg (upp, ner, topp, botten, konstigt och charm) och asymmetrier har tidigare observerats i konstiga kvarkar och bottenkvarkar, som båda är negativa laddad. Teoretiskt arbete säger att den enda typen av positivt laddade kvarkar som borde visa asymmetri är charmkvarkar - även om effekten skulle vara mycket liten och därför svår att observera.
Det nya experimentet tittade på partiklar som kallas D mesoner som är gjorda av charmkvarkar. Forskare kunde observera asymmetri i D-mesoner genom att titta på partiklarna som skapades vid kollisioner i Large Hadron Collider (LHC). De tittade på den fullständiga datamängden från de sju åren av LHC-operationer mellan 2011 och 2018, och kontrollerade för sönderfall av både D-mesoner och anti-D-mesoner. De hittade små men statistiskt signifikanta skillnader mellan de två, vilket ger det första beviset på asymmetri i charmkvarkar.
Det är möjligt att den asymmetri som observerades här inte berodde på samma mekanism som asymmetrin hos konstiga kvarkar och bottenkvarkar. Men trots det skulle det fortfarande vara ett spännande fynd - eftersom det ökar möjligheten för andra typer av asymmetrier mellan materia och antimateria.
"Resultatet är en milstolpe i partikelfysikens historia", sa Eckhard Elsen, CERN: s chef för forskning och beräkningar, i en påstående. "Ända sedan upptäckten av D-mesonen för mer än 40 år sedan har partikelfysiker misstänkt att CP-kränkning också förekommer i detta system, men det var först nu, med i stort sett hela dataprovet som samlats in av experimentet, som LHC-samarbetet äntligen har kunnat observera effekt.”
Redaktörens rekommendationer
- Världens största partikelkolliderare är nu ännu kraftfullare
- ISS-astronauter fixar en partikelfysikdetektor i rymden
Uppgradera din livsstilDigitala trender hjälper läsare att hålla koll på den snabba teknikvärlden med alla de senaste nyheterna, roliga produktrecensioner, insiktsfulla redaktioner och unika smygtittar.
