เหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ของอนุภาค: เหตุใดจึงมีสสาร?

ปฏิสสารเป็นสัตว์ประหลาด นักฟิสิกส์เชื่อว่าอนุภาคทุกอนุภาคที่มีอยู่ในจักรวาลของเรา มีปฏิภาคที่เหมือนกันแต่มีประจุตรงกันข้าม แต่เมื่อปฏิสสารมาพบกับสสาร อนุภาคทั้งสองจะถูกทำลายล้างด้วยพลังงานอันฉับพลัน สิ่งนี้นำไปสู่ปริศนาที่ยุ่งยาก: ถ้าทั้งสสารและปฏิสสารถูกสร้างขึ้นในปริมาณเท่ากันโดยบิ๊กแบง ทำไมวันนี้จึงมีสสารมากมายรอบตัวเราและมีปฏิสสารน้อยมาก

ปฏิสสารเกิดขึ้นตามธรรมชาติในกระบวนการกัมมันตรังสี เช่น เมื่อโพแทสเซียม-40 สลายตัว ในข้อเท็จจริงที่น่ายินดี Marco Gersabeck นักวิจัยของ CERN เขียน ซึ่งหมายความว่า “กล้วยโดยเฉลี่ยของคุณ (ซึ่งมีโพแทสเซียม) จะปล่อยโพซิตรอนทุกๆ 75 นาที” แต่โดยรวมแล้ว เราได้สังเกตเห็นสสารในจักรวาลมากกว่าปฏิสสารมาก

ใหม่ การทดลองจาก CERN อาจเป็นคำตอบของปริศนาที่มีมานานหลายทศวรรษนี้ การทดลองได้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคเช่นมีซอนซึ่งประกอบด้วยอนุภาคหนึ่ง ควาร์ก และแอนติควาร์กตัวหนึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นแอนติมีซอนได้เอง และในทางกลับกัน - แต่กระบวนการนี้เกิดขึ้นในทิศทางเดียวมากกว่าอีกทิศทางหนึ่ง แอนติควาร์กมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นควาร์กมากกว่าควาร์กที่จะกลายเป็นแอนติควาร์ก ซึ่งนักฟิสิกส์เรียกว่า

ดังที่ทราบกันดีว่าความไม่สมมาตรเหล่านี้พบได้ในควาร์กหลายประเภท โดยรวมแล้วควาร์กหรือ "รสชาติ" มีทั้งหมดหกประเภท (บน ล่าง บน ล่าง แปลก และมีเสน่ห์) และ ก่อนหน้านี้มีการสังเกตความไม่สมดุลในควาร์กแปลกและควาร์กก้นบึ้ง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้มีผลเสีย เรียกเก็บเงิน งานทางทฤษฎีกล่าวว่าควาร์กที่มีประจุบวกชนิดเดียวที่ควรแสดงความไม่สมมาตรคือควาร์กชาร์ม แม้ว่าผลกระทบจะน้อยมากและทำให้สังเกตได้ยากก็ตาม

การทดลองใหม่พิจารณาอนุภาคที่เรียกว่า ดี มีซอน ซึ่งทำจากชาร์มควาร์ก นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตความไม่สมดุลในดีมีซอนได้โดยการดูอนุภาคที่เกิดจากการชนในเครื่องชนแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) พวกเขาดูชุดข้อมูลทั้งหมดจากการดำเนินงาน LHC เจ็ดปีระหว่างปี 2554 ถึง 2561 และตรวจสอบการสลายตัวของทั้งมีซอน D และแอนติ-ดี พวกเขาพบความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ แต่มีนัยสำคัญทางสถิติระหว่างทั้งสอง ซึ่งเป็นหลักฐานแรกของความไม่สมดุลในควาร์กที่มีเสน่ห์

เป็นไปได้ว่าความไม่สมดุลที่สังเกตได้ในที่นี้ไม่ได้เกิดจากกลไกเดียวกันกับความไม่สมมาตรของควาร์กแปลกและควาร์กก้นบึ้ง แต่ถึงกระนั้น นั่นก็ยังเป็นการค้นพบที่น่าตื่นเต้น เพราะมันเพิ่มความเป็นไปได้ของความไม่สมดุลของสสาร-ปฏิสสารประเภทอื่นๆ

“ผลลัพธ์ที่ได้คือเหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์อนุภาค” Eckhard Elsen ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยและคอมพิวเตอร์ของ CERN กล่าวในรายงาน คำแถลง. “นับตั้งแต่การค้นพบดีมีซอนเมื่อกว่า 40 ปีที่แล้ว นักฟิสิกส์อนุภาคสงสัยว่าการละเมิด CP ก็เกิดขึ้นในระบบนี้เช่นกัน แต่ ตอนนี้เพียงตอนนี้เท่านั้น โดยใช้ตัวอย่างข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมโดยการทดลอง ซึ่งในที่สุดความร่วมมือของ LHC ก็สามารถสังเกตเห็น ผล.”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• เครื่องชนอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลกมีพลังมากยิ่งขึ้น
• นักบินอวกาศ ISS กำลังซ่อมเครื่องตรวจจับอนุภาคฟิสิกส์ในอวกาศ

อัพเกรดไลฟ์สไตล์ของคุณDigital Trends ช่วยให้ผู้อ่านติดตามโลกแห่งเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วด้วยข่าวสารล่าสุด รีวิวผลิตภัณฑ์สนุกๆ บทบรรณาธิการที่เจาะลึก และการแอบดูที่ไม่ซ้ำใคร