Jednom čestica materije, uvek čestica materije. Ili ne. Zahvaljujući neobičnosti kvantne fizike, četiri poznate čestice sastavljene od dva različita kvarka – kao što je električni neutralni D mezon sastavljen od šarm kvarka i up antikvarka – mogu spontano oscilirati u svoje antimaterijske partnere i obrnuto.
Na seminaru održanom 26. marta u CERN-u, LHCb saradnja na Velikom hadronskom sudaraču (LHC) predstavila je rezultate svog najnovijeg traganja za asimetrijom materija-antimaterija u oscilaciji neutralnog D mezona, koji bi, ako se pronađe, mogao pomoći u rasvjetljavanju o misterioznoj materiji – neravnoteži antimaterije u univerzumu.
Slaba sila Standardnog modela fizike čestica izaziva asimetriju između materije i antimaterije, poznatu kao CP kršenje, u česticama koje sadrže kvarkove. Međutim, ovi izvori kršenja CP su teški za proučavanje i nedovoljni da objasne neravnotežu materije i antimaterije u univerzumu, što navodi fizičare da traže nove izvore i da proučavaju one poznate bolje nego ikada ranije.
U svom najnovijem poduhvatu, istraživači LHCb-a su zasukali rukave da sa neviđenom preciznošću izmere skup parametara koji određuju oscilaciju materija-antimaterija neutralnog D mezona i omogućavaju potragu za do sada nezapaženim, ali predviđenim kršenjem CP u oscilaciji.
Saradnja je prethodno izmerila isti skup parametara, koji su povezani sa raspadom neutralnog D mezona u pozitivno naelektrisani kaon i negativno naelektrisani pion, koristeći svoj puni skup podataka iz Run 1 LHC-a i delimični skup podataka iz Trčanje 2.
Ovog puta, tim je analizirao kompletan skup podataka Run-2 i, kombinujući rezultat sa rezultatom svoje prethodne analize, isključujući delimični skup podataka Run-2, dobio je najpreciznija merenja parametara do sada – ukupni merna nesigurnost je 1,6 puta manja od najmanje nesigurnosti koju je ranije postigao LHCb.
Rezultati su u skladu sa prethodnim studijama, potvrđujući oscilaciju materija-antimaterija neutralnog D mezona i ne pokazujući dokaze o kršenju CP u oscilaciji. Nalazi zahtevaju buduće analize ovog i drugih raspada neutralnog D mezona koristeći podatke iz trećeg ciklusa LHC-a i njegove planirane nadogradnje, LHC visokog osvetljenja.
Drugi interesantni raspadi neutralnog D mezona uključuju raspad u par od dva kaona ili dva piona, pri čemu su istraživači LHCb prvi put primetili kršenje CP u česticama koje sadrže šarm kvarkove, i raspad u neutralni kaon i par piona, sa kojim je LHCb registrovao brzinu oscilacije materija-antimaterija čestice. Nijedan put ne bi trebalo da ostane neistražen u potrazi za tragovima materije – neravnoteže antimaterije u univerzumu i drugim kosmičkim misterijama.
