É um dos maiores quebra-cabeças da física. Todas as partículas que compõem a material ao nosso volta, porquê elétrons e prótons, os possuem versões de antimatéria que são quase idênticos, mas com propriedades refletidas, porquê a fardo elétrica oposta. Quando um antimatéria e uma partícula de material se reúne, se aniquila em um relâmpago de virilidade.

Se a antimatéria e a material são realmente idênticas, mas são refletidas em cópias mútuas, elas deveriam ter sido produzidas em quantidades iguais a Grande explosão. O problema é que isso teria aniquilado tudo. Mas hoje, praticamente não há mais antimatéria no Universo: ela só aparece em alguns decaimentos radioativos e em uma pequena fração dos raios cósmicos.

logo o que aconteceu com ele? Usando o Experimento LHCb no CERN para estudar a diferença entre material e antimatéria, sim descobriu uma novidade maneira que essa diferença pode romper.

O físico previu a existência de antimatéria Paul DiracA equação que descreve o movimento dos elétrons em 1928. No início, não estava simples se isso era somente uma peculiaridade matemática ou a descrição de uma partícula real.

Mas em 1932 Carl Anderson revelado um companheiro da antimatéria contra o elétron, o pósitron, ao estudar os raios cósmicos que chovem do espaço na terreno. Nas décadas seguintes, os físicos descobriram que todas as partículas de material têm pares de antimatéria.

Os cientistas acreditam que em um estado muito quente e denso logo em seguida o Big Bang, deve ter havido processos que deram preferência à material em vez da antimatéria. Isso criou um pequeno excedente de material e, à medida que o Universo esfriou, toda a antimatéria foi destruída ou aniquilada por uma quantidade igual de material, deixando um pequeno excedente de material.

E é esse excedente que constitui tudo o que vemos no Universo atual.

Não está simples exatamente quais processos causaram o excedente e os físicos estão pendentes há décadas.

Assimetria conhecida

O comportamento dos quarks, que são os blocos fundamentais da material junto com os léptons, pode lançar luz sobre a diferença entre material e antimatéria. Quarks eles vêm em muitos tipos diferentes, ou “sabores”, conhecidos porquê up, down, charme, estranho, subalterno e superior mais seis antiquarks correspondentes.

Quarks up e down são aqueles que formam os prótons e nêutrons dos núcleos da material universal, e outros quarks podem ser produzidos por processos de subida virilidade, por exemplo, colidindo partículas em aceleradores porquê o Large Collider. de CERN Hadrons.

As partículas formadas por um quark e um anti-quark são chamadas mésons e há quatro mésons neutros (B0S, B0, D0 e K0) que exibem um comportamento fascinante. Eles podem se tornar espontaneamente seus parceiros antipartículas e retornar, um fenômeno que foi observado pela primeira vez na dez de 1960.

Por serem instáveis, eles se “desintegrarão” (desintegrarão) em outras partículas mais estáveis ​​em qualquer ponto de sua oscilação. Esta decadência ocorre de forma ligeiramente dissemelhante para mésons em conferência com anti-mésons, que combinada com a oscilação significa que a taxa de decaimento varia com o tempo.

As regras para oscilações e decaimentos são dadas por uma assim chamada estrutura teórica Mecanismo Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). Ele prevê que há uma diferença no comportamento da material e da antimatéria, mas que é muito pequena para gerar o excedente de material no Universo primitivo necessário para explicar a abundância que vemos hoje.

Isso indica que há alguma coisa que não entendemos e que estudar esse tópico pode desafiar algumas de nossas teorias mais fundamentais na física.

novidade física?

Nosso resultado recente do experimento LHCb é um estudo de B neutro0S mésons, observando seus decaimentos em pares de mésons carregados de K. O B0S os mésons foram criados colidindo prótons com outros prótons do Grande Colisor de Hádrons, onde eles oscilaram em direção ao seu antiméson e recuaram três trilhões de vezes por segundo. As colisões também criaram anti-B0S mésons que oscilam da mesma maneira, dando-nos amostras de mésons e anti-mésons que podem ser comparados.

Contamos o número de decaimentos nas duas amostras e comparamos os dois números, para ver porquê essa diferença variava com o progresso da oscilação. Houve uma ligeira diferença, com mais declínios em um dos B.0S mesões. E pela primeira vez para B0S mésons, observamos que a diferença de decaimento ou assimetria variou de conciliação com a oscilação entre o B0S a pousada e a perante-sala.

LHCb. (Maximilien Brice et al./CERN)

Além de ser um marco no estudo das diferenças material-antimatéria, também pudemos medir o tamanho das assimetrias. Isso pode ser traduzido em medições de vários parâmetros da teoria subjacente.

confrontar os resultados com outras medidas fornece uma verificação da conformidade, para ver se a teoria atualmente aceita é uma descrição correta da natureza. Visto que a pequena preferência da material sobre a antimatéria que observamos em uma graduação microscópica não pode explicar a abundância numeroso de material que observamos no Universo, é provável que nosso entendimento atual seja uma aproximação de uma teoria mais fundamental.

Investigar esse mecanismo que sabemos pode gerar assimetrias material-antimatéria, sondando-o de diferentes ângulos, pode nos expor onde está o problema. Estudar o mundo em pequena graduação é nossa melhor oportunidade de sermos capazes de entender o que vemos em maior graduação.A conversa

Lars Eklund, Professor de Física de Partículas, Universidade de Glasgow.

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