Idag den 2 augusti 2004 tillkännagav partikelfysiker från Storbritannien och runt om i världen som arbetar med BABAR-experimentet vid Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) i USA, spännande nya resultat som visar en dramatisk skillnad i beteende hos materia och antimateria. Deras upptäckt kan hjälpa till att förklara varför universum vi lever i domineras av materia, snarare än att innehålla lika delar materia och anti-materia.
SLAC: s PEP-II-accelerator kolliderar elektroner och deras antimateriella motsvarigheter, positroner, för att producera ett överflöd av exotiska tunga partiklar och anti-partikelpar kända som B- och anti-B-mesoner. Dessa sällsynta former av materia och antimateria är kortlivade och förfaller i tur och ordning till andra lättare subatomära partiklar, såsom kaoner och pioner, som kan ses i BABAR-experimentet.
”Om det inte fanns någon skillnad mellan materia och antimateria skulle både B-meson och anti-B-meson uppvisa exakt samma mönster av förfall. Men vår nya mätning visar ett exempel på en stor skillnad i sönderfallshastigheter istället. ” sa Marcello Giorgi, från SLAC, Pisa University och INFN, talesman för BABAR.
Genom att sikta genom sönderfallet av mer än 200 miljoner par B- och anti-B-mesoner har experimenter upptäckt slående materia-antimateriell asymmetri. "Vi hittade 910 exempel på att B-meson förfallit till en kaon och en pion, men bara 696 exempel på anti-B", förklarade Giorgi. ”Den nya mätningen är i hög grad ett resultat av SLAC: s PEP-II-accelerator och enastående prestanda för BABAR-detektorn. Gaspedalen fungerar nu tre gånger sin designprestanda och BABAR kan registrera cirka 98% av kollisionerna. ”
Medan BABAR och andra experiment har observerat material-antimateria-asymmetrier tidigare, är detta första gången en skillnad har hittats genom enkel räkning av antalet sönderfall av B- och anti-B-mesoner till samma slutliga tillstånd. Denna effekt kallas direkt CP-brott och visar sig vara 13%; en liknande effekt uppstår vid förfall av Kaons och antiKaons men bara på nivån på 4 delar i en miljon!
”Detta är en stark, övertygande signal om direkt CP-brott i B-sönderfall, en typ av material-antimateriell asymmetri som förväntades existera men som inte har observerats tidigare. Med denna upptäckt kommer hela mönstret av materia-antimateria-asymmetrier att samlas i en sammanhängande bild. Jag är mycket upphetsad och nöjd eftersom en av mina forskarstuderande, Carlos Chavez som för närvarande är på SLAC, var direkt involverad. ” sa Christos Touramanis från University of Liverpool.
Dan Bowerman, medlem av BABAR-teamet från Imperial College tillägger ”När universum började med big bang skapades materia och antimateria i lika stora mängder. Men alla observationer indikerar att vi lever i ett universum som endast består av materia. Så vi måste fråga, vad hände med antimaterialet? Arbetet på BABAR närmar oss när det gäller att svara på denna fråga. ”
Subtila skillnader mellan beteende mellan materia och antimateria måste vara ansvariga för den obalans mellan materia och antimateria som utvecklats i vårt universum. Men vår nuvarande kunskap om dessa skillnader är ofullständig och otillräcklig för att redovisa den observerade materiens dominans. CP-överträdelse är ett av de tre villkoren som den ryska fysikern Andrei Sakharov skisserade för att redogöra för den observerade obalansen i materien och antimaterialet i universum.
Professor Ian Halliday, verkställande direktör för forskningsrådet för partikelfysik och astronomi, som finansierar Storbritanniens deltagande i BABAR, sa: ”Vi förstår fortfarande inte helt hur frågan dominerade universum vi lever i har utvecklats. Men detta nya resultat, och nyligen relaterade mätningar i BABAR och andra experiment runt om i världen, har väsentligt förbättrat vår förståelse på detta område. Det finns fortfarande mycket att upptäcka och lära sig om denna grundläggande fråga. ”
Originalkälla: PPARC-nyhetsmeddelande
