Jednou z najhlbších nezodpovedaných otázok modernej fyziky je, prečo vo vesmíre prevažuje hmota, hoci podľa teoretických modelov mal Veľký tresk vytvoriť hmotu a antihmotu v rovnakom množstve. Ich vzájomná anihilácia by mala viesť k vesmíru bez častíc, teda bez hviezd, galaxií a života. Avšak skutočnosť, že existujeme, naznačuje, že došlo k narušeniu tejto symetrie.

Nový výskum z experimentu LHCb (Large Hadron Collider beauty) uskutočnený v CERNe poskytol významný dôkaz o porušení tzv. CP symetrie (symetria konjugácie náboje (C-symetrie) a parity (P-symetrie)) pri rozpade bariónov. Ide o prvú presvedčivú detekciu tohto javu pri časticiach triedy bariónov, ktoré tvoria podstatnú časť bežnej hmoty. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

CP symetria a jej narušenie, je kľúč k existencii vesmíru

CP symetria je fundamentálny koncept v časticovej fyzike. Vyplýva z predpokladu, že fyzikálne zákony by mali zostať nezmenené, ak by sme každú časticu nahradili jej antičasticou (nábojová konjugácia – C) a zároveň zrkadlovo preklopili všetky priestorové súradnice (parita – P). V praxi by teda častica a jej antičastica mali vykazovať identické správanie, len s opačnými vlastnosťami.

LHCb Collaboration, arXiv:2503.16954

Porušenie tejto symetrie bolo po prvý raz experimentálne potvrdené v roku 1964 na K2 mezónoch. Tento objav síce spôsobil revolúciu v chápaní štandardného modelu, avšak zistené CP porušenie v mezónoch nedokázalo vysvetliť rozsiahlu dominanciu hmoty nad antihmotou.

Doteraz sa žiadnemu experimentu nepodarilo jednoznačne pozorovať CP porušenie v systémoch bariónov. Výskumníci z LHCb analyzovali viac než 80 000 rozpadových udalostí častíc známych ako beauty-lambda barióny (Λb) a ich antičastíc. Zaznamenali pritom asymetriu v rozpadových parametroch na úrovni 2,45 %, čo predstavuje štatistickú významnosť 5,2 sigma, čo je zároveň prah pre potvrdenie objavu v časticovej fyzike.

Výskum bol predložený na publikovanie v prestížnom žurnále Nature, pričom aktuálne je štúdia dostupná na predtlačovom serveri arXiv.

Cesta k novej fyzike?

Porušenie CP symetrie v bariónoch má ďalekosiahle dôsledky. Podľa hovorcu experimentu LHCb Vincenza Vagnoniho bol tento objav možný len vďaka výnimočnej produkcii beauty bariónov v LHC a sofistikovanej detekcii ich rozpadových produktov.

Ako uvádza, „potrebovali sme zariadenie ako LHC, ktoré dokáže generovať dostatočné množstvo bariónov a anti-bariónov, a experiment s dostatočným rozlíšením na ich rozpadové produkty“

Midjourney/Úprava redakcie

Tento výsledok rozširuje rámec možností testovania štandardného modelu a zároveň otvára dvere k hľadaniu novej fyziky, vrátane potenciálnych nových interakcií či dosiaľ neobjavených častíc, ktoré by mohli prispieť k vysvetleniu baryónovej asymetrie vesmíru.

Čítajte viac z kategórie: Novinky