Fizycy odkryli kolejny powód, dla którego materia zdominowała antymaterię i to z niej zbudowane są galaktyki, gwiazdy i planety. Eksperymenty wskazują, że cząstki antymaterii rozpadają się w innym tempie niż odpowiadające im cząstki materii.
Badacze z Syracuse University (USA) dokonali, jak przekonują, przełomowego kroku na drodze do zrozumienia, dlaczego wszechświat jest wypełniony materią a nie antymaterią.
Każda cząstka materii ma swoją anty-cząstkę, identyczną niemal pod każdym względem, posiadającą jedynie przeciwny ładunek elektryczny. Badania z dokładnością do miliardowego miejsca po przecinku pokazały np., że własności atomu wodoru są takie same jak atomu antywodoru.
Jednak, jeśli antymateria zetknie się z materią, następuje anihilacja – całkowicie zamieniają się w energię. Jak wyjaśniają badacze, taki proces zachodził w momencie Wielkiego Wybuchu.
„To dlatego istnieje tak mało antymaterii w otaczającym nas wszechświecie” – wyjaśnia prof. Sheldon Stone, autor nowego odkrycia.
Tutaj powstaje jednak pewien problem.
„Jeśli przy narodzinach wszechświata powstało tyle samo materii, co antymaterii, nie powinno pozostać nic poza czystą energią. Oczywiście, tak się nie stało” – zwraca uwagę badacz.
Inne zespoły wcześniej wskazały na rozwiązanie tego problemu, pokazując, że trochę inaczej zachowują się cząstki złożone z kwarków dziwnych i dolnych.
Noszące poetyckie nazwy kwarki, to według obecnej wiedzy, elementarne cząstki materii.
W swoich ostatnich pracach zespół z Syracuse zajął się badaniami dwóch wersji tej samej cząstki – mezonu D0. Mezony to cząstki, które składają się z kwarka i antykwarka (czyli z materii i antymaterii).
Badacze porównali w swoim eksperymencie tempo naturalnego rozpadu mezonu D0 zbudowanego z kwarka górnego i antykwarka powabnego oraz zbudowanego z antykwarka górnego i kwarka powabnego.
Do eksperymentów posłużył Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), w którym można m.in. sztucznie wyprodukować antymaterię.
Okazało się, że cząstki te rozpadają się trochę inaczej.
„Częstość rozpadów powinna być taka sama dla dwóch rodzajów cząstek, jednak odkryliśmy różnicę równą ok. 1/10 proc. To dowodzi, że materia i antymateria z kwarkiem powabnym nie są całkowicie zamienne” – tłumaczy prof. Stone.
Eksperyment pokazał więc po raz pierwszy różnicę między materią i antymaterią w cząstkach zawierających kwark powabny. „To coś, co nadaje się do podręczników do historii” – wyniki podsumowuje prof. Stone.
Więcej informacji: http://thecollege.syr.edu/news/2019/matter-antimatter-syracuse.html
/Nauka w Polsce – PAP/
