史上初めて、世界最大のアトムマッシャーの物理学者は、チャームクォークと呼ばれる物質の基本的なビルディングブロックを含む粒子と反粒子の崩壊の違いを観察しました。
この発見は、なぜ物質が存在するのかという謎を説明するのに役立ちます。
「これは歴史的なマイルストーンです」とシラキュース大学の物理学の教授であり、新しい研究の共同研究者の1人であるシェルドンストーンは言った。
物質と反物質
物質のすべての粒子には反粒子があります。反粒子は質量は同じですが、反対の電荷を持っています。物質と反物質が出会うとき、彼らは互いに消滅します。それは問題だ。ビッグバンは、同等の量の物質と反物質を生成しているはずであり、それらの粒子はすべて、互いに急速に破壊され、純粋なエネルギーしか残していないはずです。
CP違反の概念は、問題がビッグバンに生き残った理由の説明として1967年に提案したロシアの物理学者アンドレイサハロフから来ました。
「これは、私たちが存在するために必要な基準の1つです。CP違反の原因を理解することは、一種の重要なことです。」
クォークには6つの異なるタイプがあり、すべて独自のプロパティがあります。アップとダウン、トップとボトム、チャーム、ストレンジです。 1964年に、物理学者は最初に実際の奇妙なクォークのCP違反を観察しました。 2001年に、彼らはそれがボトムクォークを含む粒子で起こるのを見ました。 （両方の発見により、関係する研究者にはノーベル賞が授与されました。）物理学者は、チャームクォークを含む粒子でも起こると長い間理論化していましたが、誰もそれを見たことはありませんでした。
きっと、きっと
ストーンはラージハドロンコライダー（LHC）美容実験の研究者の1人で、CERNのラージハドロンコライダーを使用しています。ビッグバンに続く衝撃的なエネルギーのフラッシュを作成します。粒子が互いにぶつかると、それらは構成要素に分解され、1秒以内に崩壊してより安定した粒子になります。
最新の観測では、中間子と呼ばれるクォークの組み合わせ、特にD0（ "d-zero"）中間子と反D0中間子が関係していました。 D0中間子は、1つのチャームクォークと1つのアンチアップクォーク（アップクォークの反粒子）で構成されています。反D0中間子は、1つの反チャームクォークと1つのアップクォークの組み合わせです。
これらの中間子はどちらもさまざまな方法で崩壊しますが、そのうちのいくつかは、中間子がkaonsまたはpionと呼ばれるようになります。研究者は、D0中間子と反D0中間子の間の崩壊率の違いを測定しました。これは、間接測定を行って、2つの中間子の初期生成の違いや、それらの中間子の違いを測定していないことを確認しました。機器はさまざまな素粒子を検出できます。
肝心なことは？減衰の比率は1/10パーセント異なりました。
「これは、D0と反D0が同じ割合で減衰しないことを意味します。これがCP違反と呼ばれるものです」とStone氏は述べています。
そして、それは物事を面白くします。ビッグバンの後に何が起こったのかを説明するのに、崩壊の違いはそれほど大きくない、とストーンは言った。しかし今、彼は、物理学の理論家たちはデータを手に入れました。
物理学者は標準モデルと呼ばれるものに頼って、すべてを原子レベルで説明しています。ストーン氏によると、今の問題は、標準モデルによる予測が、チームが作成したチャームクォークの測定値を説明できるのか、それとも何らかの新しい物理学が必要になるのか、ということです。
「これが新しい物理学によってのみ説明されることができるなら、その新しい物理学はこのCP違反がどこから来ているかという考えを含むことができた」と彼は言った。
研究者はCERNのWebキャストで発見を発表し、結果の詳細をオンラインでプレプリントしました。
- あれは何でしょう？物理学の質問に答えました
- 物理学における18の最大の未解決の謎
- 写真：世界最大のアトムマッシャー（LHC）
