Sekali menjadi partikel materi, tetap menjadi partikel materi. Atau tidak. Berkat kekhasan fisika kuantum, empat partikel yang diketahui terdiri dari dua kuark berbeda—seperti meson D yang netral secara elektrik yang terdiri dari kuark pesona dan antikuark atas—dapat secara spontan berosilasi menjadi mitra antimaterinya dan sebaliknya.
Pada seminar yang diadakan pada tanggal 26 Maret di CERN, kolaborasi LHCb di Large Hadron Collider (LHC) mempresentasikan hasil pencarian terbarunya untuk asimetri materi-antimateri dalam osilasi meson D netral, yang jika ditemukan, dapat membantu menjelaskan tentang ketidakseimbangan materi-antimateri yang misterius di alam semesta.
Lemahnya gaya Model Standar fisika partikel menyebabkan asimetri antara materi dan antimateri, yang dikenal sebagai pelanggaran CP, pada partikel yang mengandung quark. Namun, sumber-sumber pelanggaran CP ini sulit untuk dipelajari dan tidak cukup untuk menjelaskan ketidakseimbangan materi-antimateri di alam semesta, sehingga mendorong para fisikawan untuk mencari sumber-sumber baru dan mempelajari sumber-sumber yang sudah diketahui lebih baik dari sebelumnya.
Dalam upaya terbaru mereka, para peneliti LHCb telah menyingsingkan lengan baju mereka untuk mengukur dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya serangkaian parameter yang menentukan osilasi materi-antimateri dari meson D netral dan memungkinkan pencarian pelanggaran CP yang belum teramati namun diprediksi dalam osilasi tersebut.
Kolaborasi ini sebelumnya telah mengukur serangkaian parameter yang sama, yang terkait dengan peluruhan meson D netral menjadi kaon bermuatan positif dan pion bermuatan negatif, menggunakan kumpulan data lengkap dari Jalankan 1 LHC dan sebagian kumpulan data dari Jalankan 2.
Kali ini, tim menganalisis seluruh kumpulan data Run-2 dan, dengan menggabungkan hasilnya dengan analisis sebelumnya, tidak termasuk sebagian kumpulan data Run-2, tim memperoleh pengukuran parameter yang paling tepat hingga saat ini—keseluruhan ketidakpastian pengukuran 1.6 kali lebih kecil dibandingkan ketidakpastian terkecil yang dicapai sebelumnya oleh LHCb.
Hasilnya konsisten dengan penelitian sebelumnya, yang mengkonfirmasi osilasi materi-antimateri dari meson D netral dan tidak menunjukkan bukti pelanggaran CP dalam osilasi tersebut. Temuan ini memerlukan analisis di masa depan mengenai hal ini dan peluruhan meson D netral lainnya menggunakan data dari LHC tahap ketiga dan rencana peningkatannya, LHC Luminositas Tinggi.
Peluruhan meson D netral lainnya yang menarik adalah peluruhan menjadi sepasang dua kaon atau dua pion, di mana peneliti LHCb mengamati pelanggaran CP pada partikel yang mengandung charm quark untuk pertama kalinya, dan peluruhan menjadi kaon netral dan sepasang pion, yang dengannya LHCb mencatat kecepatan osilasi materi-antimateri suatu partikel. Tidak ada jalan yang terlewatkan untuk mencari petunjuk mengenai ketidakseimbangan materi-antimateri di alam semesta dan misteri kosmik lainnya.