今日、2004年8月2日、イギリスおよび世界中の素粒子物理学者は、アメリカのスタンフォード線形加速器センター（SLAC）でのBABAR実験に取り組んでおり、物質と反物質の挙動に劇的な違いを示すエキサイティングな新しい結果を発表しました。彼らの発見は、私たちが住んでいる宇宙が、等しい部分の物質と反物質を含むのではなく、なぜ物質に支配されるのかを説明するのに役立つかもしれません。
SLACのPEP-II加速器は、電子とその反物質対応物である陽電子を衝突させて、Bおよび反B中間子として知られるエキゾチックな重い粒子と反粒子のペアを豊富に生成します。これらのまれな形態の物質と反物質は短命であり、順番に崩壊して、KABARやパイ中間子などの他のより軽い素粒子になり、BABAR実験で見ることができます。
「物質と反物質の間に違いがなければ、B中間子と反B中間子はどちらもまったく同じパターンの崩壊を示します。ただし、新しい測定では、代わりに減衰率の大きな違いの例が示されています。」 SLACのピサ大学のマルチェッロ・ジョルジとBABARのスポークスマンのINFNは言った。
2億を超えるBと反Bの中間子のペアの崩壊をふるいにかけることにより、実験者たちは、物質と物質の非対称性を発見しました。 「B中間子がカオンとパイ中間子に崩壊する910の例が見つかりましたが、アンチBの例は696のみでした」とGiorgiは説明しました。 「新しい測定は、SLACのPEP-IIアクセラレータの卓越したパフォーマンスとBABAR検出器の効率の結果です。現在、加速器は設計性能の3倍で動作しており、BABARは約98％の衝突を記録できます。」
BABARや他の実験では物質と物質の非対称性が以前に観察されていますが、同じ最終状態へのBおよび反B中間子の崩壊の数を単純に数えることによって違いが見出されたのはこれが初めてです。この影響は直接CP違反と呼ばれ、13％であることが判明しています。同様の効果は、KaonsとantiKaonsの崩壊でも発生しますが、100万分の4のレベルでのみ発生します。
「これは、B崩壊における直接CP違反の強力で説得力のある信号です。これは、存在することが予想されていたが以前には観測されていない物質と物質の非対称性の一種です。この発見により、物質と物質の非対称性の完全なパターンがまとまり、まとまりのある図になっています。大学院生の1人、現在SLACにいるCarlos Chavezが直接関わっていたので、私は非常に興奮し、嬉しく思います。」リバプール大学のChristos Touramanisは言った。
インペリアルカレッジのBABARチームのメンバーであるダンバウアーマンは次のように付け加えています。「宇宙がビッグバンから始まったとき、物質と反物質は同じ量で作成されました。しかし、すべての観察は、私たちが物質だけで作られた宇宙に住んでいることを示しています。それで、反物質に何が起こったのか尋ねなければなりませんか？ BABARでの作業により、この質問への答えがより身近になりました。」
物質と反物質の振る舞いの微妙な違いが、宇宙で生じた物質と物質の不均衡の原因であるに違いありません。しかし、これらの違いに関する私たちの現在の知識は不完全であり、観察された物質の支配を説明するには不十分です。 CP違反は、宇宙で観測された物質と反物質の不均衡を説明するために、ロシアの物理学者Andrei Sakharovによって概説された3つの条件の1つです。
英国のBABARへの参加に資金を提供する素粒子天文学研究評議会の最高経営責任者であるイアンハリデー教授は、次のように述べています。しかし、この新しい結果と、BABARや世界中の他の実験での最近の関連する測定により、この分野の理解が大幅に進んでいます。この根本的な問題について発見し、学ぶべきことがまだたくさんあります。」
元のソース：PPARCニュースリリース
