Вскрыта фундаментальная асимметрия материи и антиматерии

Наблюдаемое колоссальное различие в количестве материи и антиматерии во Вселенной действительно проистекает из глубинных свойств субатомных частиц. Это удалось на опыте показать международной группе физиков, работающей в лаборатории Ферми (Fermi National Accelerator Laboratory).

Отклонение в поведении материи и антиматерии чётко прослеживается в результатах эксперимента. Оси – параметр асимметрии (иллюстрация DZero collaboration).

В рамках эксперимента DZero, вовлёкшего около 500 учёных из 19 стран, исследователи наблюдали за столкновениями протонов и антипротонов в ускорителе Tevatron. В результате соударений рождались новые частицы, в частности интересующие физиков высокоэнергетические B-мезоны, которые тут же сами распадались на мюоны и антимюоны.

8 лет работы ускорителя и анализ 100 триллионов столкновений принесли сенсационный результат: имеется один процент разницы в рождении пар антимюонов и пар мюонов. Используя новые методы анализа и опираясь на высокую точность детектора, авторы исследования показали: вероятность того, что нарушение симметрии объясняется каким-то известным эффектом составляет менее 0,1%.

Вычисления коллаборации DZero основаны на распределении мюонов с положительным и отрицательным зарядом. Мощное магнитное поле внутри детектора заставляет эти частицы двигаться по разным траекториям. Для исключения влияния самого инструмента учёные провели два аналогичных набора опытов с противоположной полярностью поля внутри установки и сравнили данные в обоих случаях (иллюстрация Fermilab).

Если бы симметрия материи-антиматерии была совершенна, "зеркальными" были бы и результаты распада огромного числа B-мезонов. Однако многократно проверенные данные (с использованием слепого метода, чтобы исключить влияние предвзятости экспериментаторов), показали — симметрия действительно нарушена.

"У многих из нас побежали мурашки по коже, когда мы увидели результат, — говорит один из участников работы Штефан Солднер-Ремболд (Stefan Soldner-Rembold). — Мы знали, что мы видим что-то сверх того, что видели раньше, и сверх того, что нынешние теории могли бы объяснить".

Данная работа — не первая, в которой физики наблюдают асимметрию при распаде частиц, но, согласно пресс-релизу лаборатории, перед нами совершенно новый тип нарушения CP-инвариантности, не укладывающийся в Стандартную модель. Зато, не исключено, наконец-то учёные выяснят — почему Вселенная заполнена веществом? Статья, рассказывающая об эксперименте и выводах DZero, будет опубликована в Physical Review D.