Søgende konjugation og paritetssymmetri med sammenfiltrede dobbelt-mærkelige baryoner

Beijing Spectrometer (BESIII) Collaboration har rapporteret en ny metode til at undersøge forskelle mellem stof og antistof med ekstrem følsomhed. Resultaterne blev offentliggjort i Nature den 2. juni.

I partikelfysik har enhver slags partikel en tilsvarende antipartikel. Standard Big Bang-teorien fortæller os, at universet burde have haft den samme mængde stof og antistof i begyndelsen. Imidlertid peger alle tilgængelige data på, at det observerbare univers overvejende er sammensat af baryoner snarere end antibaryoner, hvilket har undret det videnskabelige samfund i mere end et halvt århundrede. Følger stof og antistof forskellige fysiske love?

I dag mener fysikere, at for at forklare den dynamiske oprindelse af baryon-antibaryon asymmetri, skal fysikkens love rumme processer, der overtræder ladningskonjugation og paritet (CP) symmetri. Kort fortalt betyder CP-symmetri, at partikler og antipartikler følger de samme love. For eksempel bør henfaldsmønstrene for partikler og antipartikler være de samme. For at forklare baryon-antibaryon-asymmetri skal CP-symmetri krænkes til en større mængde end forudsagt af den hidtil uhyre succesrige standardmodel for partikelfysik.

Forskere ved BESIII-samarbejdet har udnyttet mærkelige baryoner til at kaste lys over CP-krænkelse. De mærkelige baryoner består af tre kvarker, ligesom protoner, men indeholder en eller flere tungere og ustabile mærkelige kvarker. Ved at observere forfaldet af den mærkelige kvark kan baryonens spin-orientering bestemmes.

Ved BESIII skabes systemer af dobbelt-mærkelige baryon-antibaryon-par i elektronudslettelse med positroner. De nye resultater viser, at de baryon-antibaryon-par, der produceres, har en foretrukken retning.

Desuden er spinretningen af ​​baryon og antibaryon korreleret på grund af kvantesammenfiltring. At studere vinkelfordelinger af henfaldsprodukterne i sådanne systemer giver mulighed for en adskillelse af bidraget fra CP-overtrædende processer, der er beskrevet af værdien ikke-nul af den såkaldte svage fase. Denne fase var aldrig blevet målt direkte før dette resultat af BESIII som beskrevet i Nature artikel.

Selvom der ikke blev observeret tegn på CP-overtrædelse i den analyserede dataprøve, kan denne eksperimentelle metode anvendes på større datasæt indsamlet på BESIII eller på fremtidige faciliteter. Forskerne håbede at kunne observere et CP-overtrædelsessignal af en størrelse, der enten bekræfter eller udelukker standardmodellens forudsigelser.

BESIII-eksperimentet er hostet af Institute of High Energy Physics ved det kinesiske videnskabsakademi beliggende i Beijing, Kina og blev påbegyndt i 2009. BESIII er et internationalt samarbejde bestående af cirka 500 fysikere fra 17 forskellige lande i Asien, Europa og Amerika . + Udforsk yderligere

BESIII eksperiment:Søg efter ny fysik i charmeenergiregion, fremskridt og udsigt