Однажды частица материи, всегда частица материи. Или нет. Благодаря причуде квантовой физики четыре известные частицы, состоящие из двух разных кварков (например, электрически нейтральный D-мезон, состоящий из очаровательного кварка и ап-антикварка), могут спонтанно переходить в своих партнеров из антивещества и наоборот.
На семинаре, состоявшемся 26 марта в ЦЕРНе, коллаборация LHCb на Большом адронном коллайдере (LHC) представила результаты своего последнего поиска асимметрии материи-антиматерии в колебаниях нейтрального D-мезона, которая, если она будет обнаружена, могла бы помочь пролить свет на проблему о загадочном дисбалансе материи и антиматерии во Вселенной.
Слабое взаимодействие Стандартной модели физики элементарных частиц вызывает асимметрию между веществом и антивеществом, известную как CP-нарушение, в частицах, содержащих кварки. Однако эти источники CP-нарушения трудно изучать, и их недостаточно для объяснения дисбаланса материи и антивещества во Вселенной, что заставляет физиков искать новые источники и изучать известные лучше, чем когда-либо прежде.
В своем последнем начинании исследователи LHCb засучили рукава, чтобы с беспрецедентной точностью измерить набор параметров, которые определяют колебание материи-антиматерии нейтрального D-мезона и позволяют искать до сих пор ненаблюдаемое, но предсказанное CP-нарушение в этом колебании.
Коллаборация ранее измерила тот же набор параметров, которые связаны с распадом нейтрального D-мезона на положительно заряженный каон и отрицательно заряженный пион, используя полный набор данных из первого запуска БАК и частичный набор данных из Запуск 1.
На этот раз команда проанализировала полный набор данных запуска 2 и, объединив результат с результатами предыдущего анализа, исключив частичный набор данных запуска 2, получила наиболее точные измерения параметров на сегодняшний день — общий Погрешность измерений в 1.6 раза меньше наименьшей погрешности, достигнутой ранее LHCb.
Результаты согласуются с предыдущими исследованиями, подтверждающими колебание материи-антивещества нейтрального D-мезона и не демонстрирующими никаких доказательств CP-нарушения в колебании. Полученные результаты требуют дальнейшего анализа этого и других распадов нейтрального D-мезона с использованием данных третьего запуска БАК и его запланированной модернизации — БАК высокой светимости.
Другие представляющие интерес распады нейтральных D-мезонов включают распад на пару из двух каонов или двух пионов, в котором исследователи LHCb впервые наблюдали CP-нарушение в частицах, содержащих шарм-кварки, а также распад на нейтральный каон и пару пионов. с помощью которого LHCb измерял скорость колебаний материи и антивещества частицы. Ни один путь не должен оставаться неисследованным в поисках ключей к разгадке дисбаланса материи и антиматерии во Вселенной и других космических загадок.