Một khi là hạt vật chất, luôn luôn là hạt vật chất. Hay không. Nhờ một điều kỳ lạ của vật lý lượng tử, bốn hạt đã biết được tạo thành từ hai quark khác nhau—chẳng hạn như meson D trung hòa điện bao gồm một quark duyên và một phản quark up—có thể tự động dao động thành các đối tác phản vật chất của chúng và ngược lại.
Tại một hội thảo tổ chức ngày 26 tháng XNUMX tại CERN, nhóm hợp tác LHCb tại Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) đã trình bày các kết quả tìm kiếm mới nhất của họ về sự bất đối xứng vật chất-phản vật chất trong dao động của meson D trung tính, mà nếu tìm thấy có thể giúp làm sáng tỏ về sự mất cân bằng vật chất-phản vật chất bí ẩn trong vũ trụ.
Lực yếu của Mô hình Chuẩn của vật lý hạt gây ra sự bất đối xứng giữa vật chất và phản vật chất, được gọi là vi phạm CP, trong các hạt chứa quark. Tuy nhiên, những nguồn vi phạm CP này rất khó nghiên cứu và không đủ để giải thích sự mất cân bằng vật chất-phản vật chất trong vũ trụ, khiến các nhà vật lý phải vừa tìm kiếm những nguồn mới vừa nghiên cứu những nguồn đã biết tốt hơn bao giờ hết.
Trong nỗ lực mới nhất của họ, các nhà nghiên cứu LHCb đã xắn tay áo lên để đo với độ chính xác chưa từng thấy một tập hợp các thông số xác định dao động vật chất-phản vật chất của meson D trung hòa và cho phép tìm kiếm sự vi phạm CP cho đến nay chưa được quan sát nhưng được dự đoán trong dao động đó.
Nhóm cộng tác trước đây đã đo cùng một bộ tham số, có liên quan đến sự phân hủy của meson D trung tính thành kaon tích điện dương và pion tích điện âm, sử dụng bộ dữ liệu đầy đủ của nó từ Lần chạy 1 của LHC và một phần bộ dữ liệu từ Chạy 2.
Lần này, nhóm đã phân tích toàn bộ tập dữ liệu Run-2 và bằng cách kết hợp kết quả với kết quả phân tích trước đó, ngoại trừ tập dữ liệu Run-2 một phần, nhóm đã thu được số đo chính xác nhất của các tham số cho đến nay—tổng thể độ không đảm bảo đo nhỏ hơn 1.6 lần so với độ không đảm bảo đo nhỏ nhất mà LHCb đạt được trước đó.
Các kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây, xác nhận dao động vật chất-phản vật chất của meson D trung tính và không cho thấy bằng chứng nào về sự vi phạm CP trong dao động. Những phát hiện này đòi hỏi những phân tích trong tương lai về sự phân hủy này và các phân hủy khác của meson D trung hòa bằng cách sử dụng dữ liệu từ lần chạy thứ ba của LHC và kế hoạch nâng cấp của nó, LHC Độ sáng Cao.
Các phân rã meson D trung tính khác được quan tâm bao gồm sự phân rã thành một cặp gồm hai kaon hoặc hai pion, trong đó các nhà nghiên cứu LHCb quan sát thấy sự vi phạm CP trong các hạt chứa quark duyên lần đầu tiên, và sự phân rã thành một kaon trung tính và một cặp pion, nhờ đó LHCb đo tốc độ dao động vật chất-phản vật chất của hạt. Không nên bỏ qua con đường nào trong việc tìm kiếm manh mối về sự mất cân bằng vật chất-phản vật chất trong vũ trụ và những bí ẩn vũ trụ khác.