Yeni keşif! Parçacık fiziği yeni bir kilometre taşını başlattı!
1. En derin bulmaca
Neden varız? Bu soru, modern fizikteki en derin bulmacalardan biridir. Ama şimdi cevabı bulmaya bir adım daha yaklaştık.
Ne olduğunu anlamak için evrenin başlangıcına geri dönelim. 13,8 milyar yıl önce, Büyük Patlama'dan sonra eşit miktarda madde ile Antimadde . En küçük tozdan dev yıldızlara kadar evrendeki her yapı maddeden yapılmıştır. Ancak antimadde de bu işi başarabilir. Zıt yüklere sahip olmalarının dışında, özellikleri neredeyse madde ile aynıdır. Madde ve antimadde aynı fiziksel uzayda bir arada bulunamaz, çünkü buluşurlarsa birbirleriyle buluşacaklardır. Yok etme Fotonlar şeklinde enerji açığa çıkaran.
Madde ve antimaddenin karşılaşması yok olacaktır. | Resim kaynağı: RealLifeLore / YouTube
fakat, Neden gördüğümüz evren tamamen maddeden yapılmıştır? Aynı miktarda antimadde üretildiyse, evrendeki her şey yok edilmeli, bu da galaksi, yıldız, gezegen, siz veya ben olmayacağımız anlamına gelir. Maddenin nihai yok etme savaşında neden galip geldiğini açıklamak için, fizikçiler madde ve antimadde davranışında küçük farklılıklar arıyorlardı.
21 Mart, CERN (CERN) LHCb işbirlikçileri, İtalya'daki Rencontres de Moriond konferansında son bulgularını duyurdular: bir açıklama buldular Madde-antimadde asimetrisi Yeni kaynak. Veya daha doğrusu, gözlemlediler Charm parçacıkları (Tılsım kuarkları içeren parçacıklar) çürümede Şarj paritesi imhası (Yani CP imhası). Bu yeni sonuç, fizik ders kitabına yazılacak.
2. Madde ve Antimadde
1898'de, Shuster (Arthur Schuster) Karşımadde kavramı ilk olarak Nature'da yayınlanan iki makalede önerildi. 1928'de, Dirac (Paul Dirac) antimadde için sağlam bir teorik temel yazdı. 1932'de, Anderson (Carl Anderson) Pozitronlar (elektronların antimaddesi) ilk kez bir deneyde keşfedildi.
Antimadde çok nadir görünse de, aslında her gün yediğimiz muzlar (potasyum açısından zengin) ortalama olarak her 75 dakikada bir pozitron yayar. Sonra madde ile yok olacaklar ve ışığı serbest bırakacaklar.
Gördüğümüz her şeyin adı Kuark ile Lepton Temel parçacıklardan oluşur. Altı tür kuark vardır: açık , altında , garip , Cazibe , alt , üst . Benzer şekilde, altı tür lepton vardır: elektronik , müonlar , tau Ve üç Nötrino . Bu 12 çeşit parçacığın karşılık gelen antimadde parçacığı vardır, aralarındaki tek fark, zıt yüklere sahip olmalarıdır.
Standart modeldeki temel parçacıklar.
Teoride, antimadde parçacıkları, maddi ortaklarının mükemmel ayna görüntüsü olmalıdır. Ancak deneyler bunun her zaman böyle olmadığını gösteriyor. Olarak bilinir meson Örneğin bir kuark ve bir antikuarktan oluşur. Nötr mezonların büyüleyici bir özelliği vardır: kendiliğinden anti-mezonlarına dönüşebilirler ve bunun tersi de geçerlidir. Bu süreçte kuarklar antikuarklara, antikuarklar da kuarklara dönüşecek. Ancak deneyler göstermiştir ki, zamanla bu durum bir yönde daha fazla gelişecektir - antimaddeden daha fazla madde üretilir.
3. Doğa her zaman simetrik değildir
Kuark içeren parçacıklar arasında yalnızca Chiquak ile Alt kuark Parçacıkların bu asimetriye (yani CP yıkımı) sahip olduğu bulundu. Bunlar çok önemli bulgular.
1964'te, Cronin (James Cronin) ve Fitch (Val Fitch) Nötrde ilk kez K mezon Bu etki, teorisyenlerin altı kuarkın varlığını tahmin etmelerine izin veren (garip bir kuark dahil) üzerinde gözlemlendi - o zamanlar bilinen sadece üç kuark vardı. Bu, o zamanlar çok şok edici bir keşifti, çünkü fizik topluluğu, CP simetrisinin yok olmayacağından çok emindi.
1970'lerde ortaya çıktı Kabibo (Nicola Cabibbo) ve diğerlerinin çalışmaları, Makoto Kobayashi (Makoto Kobayashi) ve Yichuan Madenciliği (Toshihide Maskawa), CP hasarının doğal olarak dahil edilebileceğini fark etti Parçacık Fiziğinin Standart Modeli Teorik çerçevede. Fikirleri nihayet 2001'de BaBar ve Belle ekibi tarafsız kaldığında doğrulandı. B meson (Bir alt kuark içerir) Bozulmada CP yıkımı da gözlendi.
Bu iki keşif sırasıyla 1980 ve 2008'de Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.
Bu keşifler, doğa anlayışımızı temelden değiştirdi.
4. Dönüm noktalarının yeni keşifleri
Hem tek kuark hem de alt kuark negatif yüke sahiptir (yük -1/3'tür). Teoride, çekicilik kuarkı (yük +2/3) madde-antimadde asimetrisine sahip parçacıklar oluşturabilen tek pozitif yüklü kuarktır. Durum böyleyse, bu etki de çok küçük ve tespit edilmesi zor olmalıdır.
Şimdi, ilk kez, LHCb deneyi bir tür DMeson Bu asimetri parçacıklarda gözlenir (bir çekicilik kuarkı ve bir anti-yukarı kuarktan oluşur). Bu asimetriyi gözlemlemek için, LHCb araştırmacıları Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) 2011'den 2018'e kadar LHCb deneyine sağlanan eksiksiz veri seti (veriler, yeterli parçacık bozunma olaylarını biriktirdi). Amaçları, D mezonunun ve onun karşıt parçacığının (anti-D) K mezon ve mezonuna bozunma hızındaki farkı bulmaktır. Bu araştırmanın sonuçlarının doğruluğuna ulaşıldı 5.3 Standart sapmanın istatistiksel önemi Biliyorsunuz, parçacık fiziğinde 5 standart sapma ile bir sonuç yeni bir keşif olarak ilan edilebilir. Bu, yakında bu keşfi yeni fizik ders kitabında göreceğimiz anlamına geliyor.
CP simetri dönüşümü, bir parçacığın ve onun karşıt parçacığının ayna görüntüsünü değiştirecektir. LHCb, D mezon (resmin sağındaki büyük küre) ve onun antimadde karşılığı olan anti-D mezonun (resmin solundaki büyük küre) diğer parçacıklara dönüştüğü zaman bu simetrinin bozulduğunu gözlemledi. Hasar derecesi, her durumda çürüme miktarındaki farktan çıkarılır. | Resim kaynağı: CERN
Bu asimetri, garip ve dip kuark asimetrisine neden olan mekanizmadan farklıysa, o zaman erken evrendeki toplam asimetri miktarını artırabilecek olan madde-antimadde asimetrisine yer bırakır. Bu önemlidir çünkü bilinen birkaç asimetri durumu, evrenin neden bu kadar çok madde içerdiğini açıklayamaz. Elbette, Can'ın keşfi tek başına bu boşluğu doldurmak için yeterli değil, ancak temel parçacıkların etkileşimini anlamak için önemli bir bilmecedir.
Bundan sonra, teorik fizikçilerin bu keşfi açıklamak için daha çok çalışmaları gerekiyor ve Standart Modelin bu sonucu açıklayıp açıklayamayacağını bulmaları gerekiyor.
Madde-antimadde asimetrisinin gizemini hala tam olarak çözemiyor olsak da, son keşif bilinmeyen olaylara bir kapı açabilir. İnanıyorum ki bir gün neden var olduğumuzun gizemini ortaya çıkaracağım.
Referans kaynağı:
https://home.cern/news/press-release/physics/lhcb-sees-new-flavour-matter-antimatter-asymmetry
https://theconversation.com/cern-study-sheds-light-on-one-of-physics-biggest-mysteries-why-theres-more-matter-than-antimatter-113947
https://indico.cern.ch/event/807176/attachments/1813407/2967809/CharmCPV_seminar.pdf
