Впервые нарушен баланс между материей и антиматерией

Физики из коллаборации LHCb, работающей на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, впервые обнаружили нарушение симметрии между материей и антиматерией при распаде барионов — частиц, состоящих из трех кварков (фундаментальных частиц материи). Работа опубликована в журнале Nature.

CP-нарушение (нарушение зарядово-зеркальной симметрии) — ключевой механизм, объясняющий, почему в нашей Вселенной больше материи, чем антиматерии. Согласно современным космологическим моделям, сразу после Большого взрыва материя и антиматерия должны были возникнуть в равных количествах. Однако наблюдаемая Вселенная практически полностью состоит из материи. Одно из объяснений этой асимметрии — различия в поведении материи и антиматерии, зафиксированные как раз через CP-нарушение.

До сих пор это явление удавалось наблюдать только у мезонов — частиц, состоящих из пары кварк–антикварк. Но теперь, впервые, CP-нарушение зарегистрировано и в распадах барионов, к которым относятся протоны и нейтроны — основа привычной нам материи.

«Мы зафиксировали различие в распадах барионной материи и антиматерии, — пояснил Сюэтин Ян из LHCb. — Это первая экспериментальная демонстрация CP-нарушения в частицах, состоящих из трех кварков, а не двух».

Хотя подобное поведение и предсказывалось, его экспериментальное подтверждение в барионах оказалось крайне сложным. Новые данные не решают загадку глобального дисбаланса материи и антиматерии после Большого взрыва, но дают важные зацепки.

Ученые надеются, что дальнейшее изучение CP-нарушения в барионах поможет расширить рамки существующей физики и приблизит нас к пониманию фундаментальных свойств Вселенной. В частности, результаты могут указать на физику за пределами Стандартной модели — главной теории, описывающей взаимодействие элементарных частиц.