Физики в эксперименте LHCb на Большом адронном коллайдере, обнаружили новый вид нарушения симметрии между материей и антиматерией, что может помочь в поисках объяснения почти полного отсутствия антиматерии в наблюдаемой Вселенной.

Результаты эксперимента по изучению D0-мезонов и анти-D0-мезонов, содержащих очарованные кварки, были представлены на конференции HCP 2011.

"Обнаружен новый эффект нарушения симметрии между материей и антиматерией в мезонах, которые состоят из очарованных кварков. Обнаружено нарушение CP-четности между D0-мезоном и анти-D0-мезоном и оно в 10 раз больше, чем следует из Стандартной модели", - сказал РИА Новости один из членов коллаборации LHCb Андрей Голутвин.

Он и его коллеги исследовали процесс распада D0-мезонов и анти-D0-мезонов, которые состоят из одного очарованного кварка (c-кварк) и одного верхнего антикварка (u-антикварка) или очарованного антикварка и верхнего кварка. Исследуя этот процесс ученые искали признаки нарушения зарядовой и пространственной симметрии, так называемой CP-инвариантности - различий в процессах, связанных с частицами и античастицами.

Явление CP-нарушения было давно известно в физике частиц, за его теоретическое объяснение японские физики Макото Кобаяси (Makoto Kobayashi) и Тосихиде Маскава (Toshihide Maskawa) получили Нобелевскую премию 2008 года. Именно из-за нарушения CP-инвариантности, как считают ученые, антиматерия полностью исчезла во Вселенной, хотя в момент Большого взрыва ее должно было возникнуть столько же, сколько материи.

"Хотя современная физическая теория - Стандартная модель - и объясняет нарушение симметрии, но "объясненные" ею эффекты очень слабы, их не хватает, чтобы объяснить отсутствие антиматерии во Вселеной. Нужно, чтобы нарушение симметрии было сильнее примерно на 10 порядков, это огромный эффект", - сказал Голутвин.

По его словам, одной из целей эксперимента LHCb, который проводится в ЦЕРНе на одноименном детекторе Большого адронного коллайдера было детальное исследование CP-нарушения, поиск новых источников, новых частиц, которые приводят к усилению этого механизма.

В результате было обнаружено нарушение симметрии, связанное с D0-мезонами. Расхождение между материей и антиматерией оказался равен примерно 0,8%.

"Теоретики очень удивлены, потому что этот результат в 10 раз больше того, что мы можем с трудом получить в Стандартной модели", - пояснил Голутвин.

Он отметил, что статистическая значимость полученного результата (вероятность, что это не случайная флуктуация) относительно невелика - 3 стандартных отклонения, при том, что для признания открытия требуется 5 стандартных отклонений.

"Но мы пока обработали только половину имеющихся данных", - сказал ученый.


Физики, работающие на Большом адронном коллайдере, после завершения экспериментального сеанса со столкновениями протонов, начали этап работы с ионами свинца, сообщил РИА Новости пресс-секретарь Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) Джеймс Гиллес (James Gillies).

"Сеанс работы с тяжелыми ионами начался. Задачи этого года те же, что и в прошлом - исследование свойств кварк-глюонной плазмы", - сказал собеседник агентства.

Большой адронный коллайдер (БАК) - самый большой в истории ускоритель элементарных частиц, построенный в туннеле на границе Швейцарии и Франции для получения принципиально новых данных о природе материи. Слово "коллайдер" образовано от английского слова collide ("сталкивать") и означает, что в нем сталкиваются летящие в противоположные стороны частицы, а не пучок частиц и неподвижная мишень, по-русски этот термин можно передать как "ускоритель на встречных пучках".

Установка приспособлена для работы с двумя типами "снарядов" - протонами и ионами свинца. Первые эксперименты с тяжелыми ионами начались на БАК осенью 2010 года. Разогнанные почти до световой скорости ядра атомов свинца сталкиваются в четырех точках 27-километрового кольца коллайдера, порождая ливни вторичных частиц. Последние, в свою очередь фиксируют детекторы, в числе которых специализированный детектор ALICE (A Large Ion Collider Experiment).

Столкновения ионов позволят изучить свойства крайне необычного типа материи - "кварк-глюонной плазмой". В обычной материи кварки и глюоны "заперты" внутри протонов и нейтронов и не могут существовать в свободном состоянии. Однако вскоре после Большого взрыва Вселенная состояла из горячего и сверхплотного "кваркового супа". Впервые это состояние вещества было получено в 2005 году в экспериментах с ионами золота на коллайдере RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США).

Сеанс протон-протонных столкновений в этом году завершился в конце октября. Во время паузы между протонным и ионным сеансами, ученые провели серию экспериментов по изучению возможности протон-ионных столкновений.

"Проводились тесты по работе с пучками протонов и ионов, но пока без столкновений", - сказал Гиллес.

По материалам РИА новости