مرة واحدة جسيم من المادة، دائما جسيم من المادة. أم لا. بفضل إحدى غرائب فيزياء الكم، يمكن لأربعة جسيمات معروفة مكونة من كواركين مختلفين - مثل الميزون D المحايد كهربائيًا والمكون من كوارك ساحر وكوارك مضاد علوي - أن تتأرجح تلقائيًا إلى نظيراتها من المادة المضادة والعكس صحيح.
في ندوة عقدت في 26 مارس في CERN، عرض تعاون LHCb في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) نتائج بحثه الأخير عن عدم تناسق المادة والمادة المضادة في تذبذب الميزون D المحايد، والذي، إذا تم العثور عليه، يمكن أن يساعد في تسليط الضوء حول المادة الغامضة وتوازن المادة المضادة في الكون.
تؤدي القوة الضعيفة للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات إلى عدم التماثل بين المادة والمادة المضادة، وهو ما يُعرف باسم انتهاك CP، في الجسيمات التي تحتوي على الكواركات. ومع ذلك، فإن مصادر انتهاك CP هذه صعبة الدراسة وغير كافية لتفسير اختلال التوازن بين المادة والمادة المضادة في الكون، مما دفع الفيزيائيين إلى البحث عن مصادر جديدة ودراسة المصادر المعروفة بشكل أفضل من أي وقت مضى.
في مساعيهم الأخيرة، شمر باحثو LHCb عن سواعدهم ليقيسوا بدقة غير مسبوقة مجموعة من المعلمات التي تحدد تذبذب المادة والمادة المضادة للميزون D المحايد، وتمكن من البحث عن انتهاك CP غير الملحوظ حتى الآن ولكن المتوقع في التذبذب.
سبق أن قام التعاون بقياس نفس مجموعة المعلمات، المرتبطة بتحلل الميزون D المحايد إلى كاون موجب الشحنة وبيون سالب الشحنة، باستخدام مجموعة البيانات الكاملة من التشغيل 1 في LHC ومجموعة بيانات جزئية من تشغيل 2.
هذه المرة، قام الفريق بتحليل مجموعة بيانات Run-2 الكاملة، ومن خلال دمج النتيجة مع نتائج تحليله السابق، باستثناء مجموعة بيانات Run-2 الجزئية، حصل على القياسات الأكثر دقة للمعلمات حتى الآن - إجمالي القياسات إن عدم اليقين في القياس أصغر بمقدار 1.6 مرة من أصغر عدم يقين تم تحقيقه من قبل بواسطة LHCb.
تتوافق النتائج مع الدراسات السابقة، مما يؤكد تذبذب المادة والمادة المضادة للميزون D المحايد ولا يظهر أي دليل على انتهاك CP في التذبذب. تدعو النتائج إلى إجراء تحليلات مستقبلية لهذا التحلل وغيره من اضمحلال الميزون D المحايد باستخدام بيانات من الجولة الثالثة لمصادم LHC وترقيته المخطط لها، مصادم الهادرونات الكبير عالي السطوع.
تتضمن اضمحلالات ميزون D المحايدة الأخرى المثيرة للاهتمام الاضمحلال إلى زوج من كاونين أو بيونين، حيث لاحظ باحثو LHCb انتهاك CP في الجسيمات التي تحتوي على كواركات ساحرة لأول مرة، والتحلل إلى كاون محايد وزوج من البيونات. والتي من خلالها سجل LHCb سرعة تذبذب المادة الجسيمية والمادة المضادة. لا ينبغي ترك أي طريق غير مستكشف في البحث عن أدلة حول عدم توازن المادة والمادة المضادة في الكون والأسرار الكونية الأخرى.