I dag, 2. august 2004, annoncerede partikelfysikere fra England og rundt om i verden på BABAR-eksperimentet ved Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) i USA, spændende nye resultater, der demonstrerer en dramatisk forskel i opførsel af stof og antimaterie. Deres opdagelse kan hjælpe med at forklare, hvorfor universet, vi lever i, er domineret af stof, snarere end at indeholde lige store dele stof og anti-stof.
SLACs PEP-II-accelerator kolliderer elektroner og deres antimaterielle modstykker, positroner, for at producere en overflod af eksotiske tunge partikler og antipartikelpar, kendt som B- og anti-B-mesoner. Disse sjældne former for stof og antimaterie er kortvarige og henfalder til gengæld for andre lettere subatomære partikler, såsom kaoner og pioner, som kan ses i BABAR-eksperimentet.
”Hvis der ikke var nogen forskel mellem stof og antimaterie, ville både B-meson og anti-B-meson udvise nøjagtigt det samme mønster af henfald. Imidlertid viser vores nye måling et eksempel på en stor forskel i forfaldsrater i stedet. ” sagde Marcello Giorgi fra SLAC, Pisa University og INFN, talsmand for BABAR.
Ved at sile gennem henfaldet af mere end 200 millioner par B- og anti-B-mesoner, har eksperimentere opdaget slående stof-antimateriell asymmetri. ”Vi fandt 910 eksempler på, at B-meson henfaldt til en kaon og en pion, men kun 696 eksempler på anti-B”, forklarede Giorgi. ”Den nye måling er meget et resultat af den enestående ydeevne for SLACs PEP-II-accelerator og effektiviteten af BABAR-detektoren. Acceleratoren fungerer nu 3 gange sin designydelse, og BABAR er i stand til at registrere omkring 98% af kollisioner. ”
Mens BABAR og andre eksperimenter har observeret stof-antimateriale asymmetrier før, er dette første gang, at der er fundet en forskel ved simpel optælling af antallet af henfald af B- og anti-B-mesoner til den samme endelige tilstand. Denne effekt er kendt som direkte CP-krænkelse og viser sig at være 13%; en lignende virkning forekommer ved henfald af Kaons og antiKaons, men kun på niveauet 4 dele i en million!
”Dette er et stærkt, overbevisende signal om direkte CP-krænkelse i B-henfald, en type stof-antimateriel asymmetri, som forventedes at eksistere, men som ikke er blevet observeret før. Med denne opdagelse samles det fulde mønster af stof-antimateriale asymmetrier til et sammenhængende billede. Jeg er meget begejstret og glad, da en af mine ph.d.-studerende, Carlos Chavez, der i øjeblikket er ved SLAC, var direkte involveret. ” sagde Christos Touramanis fra University of Liverpool.
Dan Bowerman, medlem af BABAR-teamet fra Imperial College tilføjer: ”Da universet begyndte med big bang, blev materie og antimaterie skabt i lige store mængder. Imidlertid indikerer alle observationer, at vi lever i et univers, der kun er fremstillet af stof. Så vi må spørge, hvad skete der med antimateriet? Arbejdet hos BABAR bringer os tættere på at besvare dette spørgsmål. ”
Subtile forskelle mellem opførsel af stof og antimateriale skal være ansvarlige for den materie-antimaterielle ubalance, der udviklede sig i vores univers. Men vores nuværende viden om disse forskelle er ufuldstændig og utilstrækkelig til at redegøre for den observerede sags dominans. CP-krænkelse er en af de tre betingelser, der er skitseret af den russiske fysiker Andrei Sakharov for at redegøre for den observerede ubalance mellem stof og antimaterie i universet.
Professor Ian Halliday, administrerende direktør for forskningsrådet for partikelfysik og astronomi, der finansierer britisk deltagelse i BABAR, sagde: ”Vi forstår stadig ikke fuldt ud, hvordan sagen dominerede universet, vi lever i, har udviklet sig. Dette nye resultat og de nylige relaterede målinger i BABAR og andre eksperimenter rundt omkring i verden har imidlertid i høj grad fremmet vores forståelse på dette område. Der er stadig meget at opdage og lære om dette grundlæggende spørgsmål. ”
Original kilde: PPARC nyhedsmeddelelse
