פיצוץ האטומים הגדול בעולם עשוי למצוא עדויות לכך שהיקום שלנו קיים

Send

לראשונה אי פעם, פיזיקאים ממפץ האטומים הגדול בעולם הבחינו בהבדלים בדעיכה של חלקיקים וחלקיקים חלקיקים המכילים אבן בניין בסיסית של חומר, המכונה קווארק הקסם.

הממצא יכול לעזור להסביר את התעלומה של הסיבה מדוע חומר קיים בכלל.

"זו אבן דרך היסטורית", אמר שלדון סטון, פרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת סירקוזה ואחד משתפי הפעולה במחקר החדש.

חומר ואנטי-חומר

לכל חלקיק חומר יש אנטי-חלקיק, זהה במסה אך עם מטען חשמלי הפוך. כשחומר ואנטי-חומר נפגשים, הם משמידים זה את זה. זו בעיה. המפץ הגדול היה צריך ליצור כמות שווה-ערך של חומר ואנטי-חומר, וכל החלקיקים האלה היו צריכים להרוס אחד את השני במהירות, ולא להשאיר דבר מלבד אנרגיה טהורה.

הרעיון של הפרת המחאה הגיע מהפיזיקאי הרוסי אנדריי סחרוב, שהציע אותה בשנת 1967 כהסבר מדוע החומר שרד את המפץ הגדול.

"זה אחד הקריטריונים הנחוצים לנו להתקיים", אמר סטון, "לכן חשוב מאוד להבין מה מקור הפרת המחאה."

ישנם שישה סוגים שונים של קווארקים, כולם עם תכונות משלהם: למעלה ולמטה, עליון ותחתון וקסם ומוזר. בשנת 1964, פיזיקאים הבחינו לראשונה בהפרת המחאה בחיים האמיתיים בקווארקים מוזרים. בשנת 2001 הם ראו שזה קורה עם חלקיקים המכילים קווארקים תחתונים. (שתי התגליות הובילו לפרסי נובל עבור החוקרים המעורבים.) הפיזיקאים תיאוררו זה מכבר שזה קרה גם עם חלקיקים המכילים קווארקי קסם, אך איש מעולם לא ראה זאת.

מקסים, אני בטוח

סטון הוא אחד החוקרים בניסוי היופי של Large Hadron Collider (LHC), המשתמש ב- Big Hadron Collider של CERN, טבעת הקוטר של 16.5 ק"מ (27 ק"מ) בגבול צרפת-שווייץ השולחת חלקיקים תת-אטומיים שנמצאים זה בזה כדי לחדש ליצור הבזקי אנרגיה מבלבלת נפש שבאה בעקבות המפץ הגדול. כאשר החלקיקים מתנפצים זה לזה, הם פורצים לחלקיהם המרכיבים, אשר לאחר מכן מתפרקים בתוך שברים של שנייה לחלקיקים יציבים יותר.

התצפיות האחרונות כללו שילובים של קווארקים המכונים מזונים, ספציפית D0 ("d-zero") meson ו- anti-D0 meson. מזון D0 מורכב מקוואק קסם אחד וקווארק אנטי-אפ (אנטי-חלקיק של קווארק למעלה). Meson נגד D0 הוא שילוב של קווארק אנטי-קסם אחד וקווארק אחד למעלה.

שני המזונים האלה מתפרקים בדרכים רבות, אך אחוז קטן מהם בסופו של דבר כמזונים המכונים קאונים או פיונים. החוקרים מדדו את ההבדל בשיעורי הריקבון בין D0 למזונים אנטי-D0, תהליך שהיה כרוך בביצוע מדידות עקיפות כדי להבטיח שהם לא סתם מודדים הבדל בייצור הראשוני של שני המזונים, או הבדלים באיזו מידה ציוד יכול לזהות חלקיקים תת-אטומיים שונים.

בשורה התחתונה? יחסי הריקבון היו שונים בעשירית האחוז.

"האמצעים ש- D0 ואנטי-D0 לא מתפרקים באותו קצב, וזה מה שאנחנו מכנים הפרת CP", אמר סטון.

וזה הופך את הדברים למעניינים. ההבדלים בעשבים ככל הנראה אינם גדולים מספיק כדי להסביר מה קרה לאחר המפץ הגדול כדי להשאיר אחריו כל כך הרבה חומר, אמר סטון, אם כי הוא מספיק גדול כדי להפתיע. אבל עכשיו, אמר, תיאורטיקני הפיזיקה מגיעים לתורם.

פיסיקאים מסתמכים על משהו שנקרא המודל הסטנדרטי כדי להסביר, ובכן, את כל הסקלים התת אטומיים. השאלה כעת, אמר סטון, היא האם התחזיות שנעשו על ידי ה- Model Model יכולות להסביר את מדידת קווארק הקסם שהצוות בדיוק ביצע, או אם זה ידרוש סוג כלשהו של פיסיקה חדשה - שלדברי סטון תהיה התוצאה המרגשת ביותר.

"אם זה יכול להיות מוסבר רק על ידי פיזיקה חדשה, הפיזיקה החדשה יכולה להכיל את הרעיון מאיפה הפרת המחלה הזו מגיעה," אמר.

החוקרים הודיעו על הגילוי בערוץ אינטרנט של CERN ופרסמו הדפסת מקדמה של מאמר המפרט את התוצאות באופן מקוון.