ค้นหาความไม่สมดุลใหม่ระหว่างสสารและปฏิสสาร

อัปเดต: 17 เมษายน 2024 คีย์เวิร์ด:15aeliclt
ค้นหาความไม่สมดุลใหม่ระหว่างสสารและปฏิสสาร
เครื่องตรวจจับ LHCb ที่เห็นในปี 2018 ระหว่างการเปิดตัว เครดิต: เซิร์น

เมื่อเป็นอนุภาคของสสาร จะเป็นอนุภาคของสสารเสมอ หรือไม่. ด้วยลักษณะเฉพาะของฟิสิกส์ควอนตัม อนุภาคสี่ตัวที่รู้จักซึ่งประกอบขึ้นจากควาร์กที่แตกต่างกันสองตัว เช่น ดีมีซอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้าที่ประกอบด้วยชาร์มควาร์กและแอนติควาร์กที่ขึ้น สามารถแกว่งไปมาในคู่ปฏิสสารของพวกมันได้เองและในทางกลับกัน


ในการสัมมนาที่จัดขึ้นเมื่อวันที่ 26 มีนาคมที่ CERN ความร่วมมือของ LHCb ที่เครื่องชนแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) ได้นำเสนอผลลัพธ์ของการค้นหาความไม่สมดุลของสสารและปฏิสสารในการแกว่งของดีมีซอนที่เป็นกลาง ซึ่งหากพบว่าสามารถช่วยให้ความกระจ่างได้ เรื่องปริศนาเรื่องความไม่สมดุลของปฏิสสารในจักรวาล

แรงที่อ่อนแอของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคทำให้เกิดความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสารหรือที่เรียกว่าการละเมิด CP ในอนุภาคที่มีควาร์ก อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาของการละเมิด CP เหล่านี้ยากต่อการศึกษาและไม่เพียงพอที่จะอธิบายความไม่สมดุลของสสาร-ปฏิสสารในจักรวาล ทำให้นักฟิสิกส์ค้นหาทั้งแหล่งใหม่และศึกษาแหล่งที่รู้จักดีกว่าที่เคยเป็นมา

ในความพยายามล่าสุด นักวิจัย LHCb ได้พับแขนเสื้อขึ้นเพื่อวัดชุดพารามิเตอร์ที่กำหนดการสั่นของสสารและปฏิสสารของดีมีซอนที่เป็นกลางด้วยความแม่นยำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน และช่วยให้สามารถค้นหาการละเมิด CP ที่ไม่มีใครสังเกตเห็นแต่คาดการณ์ไว้ก่อนหน้านี้ในการแกว่ง

ก่อนหน้านี้การทำงานร่วมกันได้วัดชุดพารามิเตอร์เดียวกัน ซึ่งเชื่อมโยงกับการสลายตัวของดีมีซอนที่เป็นกลางไปเป็น Kaon ที่มีประจุบวกและไพออนที่มีประจุลบ โดยใช้ชุดข้อมูลทั้งหมดจาก Run 1 ของ LHC และชุดข้อมูลบางส่วนจาก วิ่ง 2.

ในครั้งนี้ ทีมงานได้วิเคราะห์ชุดข้อมูล Run-2 แบบเต็ม และโดยการรวมผลลัพธ์กับการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ โดยไม่รวมชุดข้อมูล Run-2 บางส่วน ทำให้ได้การวัดพารามิเตอร์ที่แม่นยำที่สุดจนถึงปัจจุบัน—ภาพรวม ความไม่แน่นอนของการวัดมีค่าน้อยกว่าความไม่แน่นอนน้อยที่สุดที่ LHCb ทำได้ก่อนหน้านี้ถึง 1.6 เท่า

ผลลัพธ์สอดคล้องกับการศึกษาก่อนหน้านี้ ยืนยันการแกว่งของสสาร - ปฏิสสารของดีมีซอนที่เป็นกลาง และไม่แสดงหลักฐานการละเมิด CP ในการแกว่ง การค้นพบนี้เรียกร้องให้มีการวิเคราะห์ในอนาคตของการสลายนี้และการสลายตัวอื่นๆ ของดีมีซอนที่เป็นกลางโดยใช้ข้อมูลจาก LHC ครั้งที่สามและการอัพเกรดที่วางแผนไว้คือ LHC ความส่องสว่างสูง

การสลายตัวของดีมีซอนที่เป็นกลางอื่นๆ ที่น่าสนใจ ได้แก่ การสลายตัวเป็นคาออน 2 ตัวหรือไพออน 2 คู่ ซึ่งนักวิจัย LHCb สังเกตเห็นการละเมิด CP ในอนุภาคที่มีควาร์กชาร์มเป็นครั้งแรก และการสลายตัวเป็นคาอนที่เป็นกลางและไพออนคู่หนึ่ง โดยที่ LHCb โอเวอร์คล็อกความเร็วของการสั่นของสสารของอนุภาค–ปฏิสสาร ไม่ควรปล่อยเส้นทางใดทิ้งไว้โดยไม่ได้สำรวจเพื่อค้นหาเบาะแสของสสาร - ความไม่สมดุลของปฏิสสารในจักรวาลและความลึกลับอื่น ๆ ของจักรวาล