Les physiciens du plus grand accélérateur de particules du monde ont fait une découverte première de l’antimatière qui pourrait aider à résoudre l’un des plus grands mystères de l’univers.
La découverte – faite au Grand collisionneur de hadrons (LHC) à Cernprès de Genève – a révélé qu’un cousin de courte durée de protons et de neutrons, le baryon de la beauté-lambda, se désintègre à un rythme différent de son homologue antimatière.
Appelée violation de la charge de charge (CP), cet effet fait référence aux particules de charge opposée, comme la matière et l’animatter, se comportant différemment. C’est une explication cruciale pour expliquer pourquoi la matière a pu dominer sur l’antimatière Dans l’univers précoce – sans lui, l’univers serait un vide vide.
En dépit d’être une raison clé pour laquelle nous sommes ici en premier lieu, le montant de la violation du CP prédite par le modèle standard de la physique des particules est beaucoup trop petite pour expliquer l’abondance de la matière dans notre univers.
De plus, cette violation n’a précédemment été détectée que dans les particules composées de paires de quark-antiquark, appelées ménonymes. Il n’a pas été observé dans les baryons – des particules de trois quarts, telles que les protons et les neutrons, qui constituent la majeure partie de la matière visible de l’univers.
Cette détection première de son genre a changé, ouvrant potentiellement une avenue pour rechercher la physique au-delà du modèle standard. Les chercheurs ont présenté leurs résultats le 24 mars lors de la conférence Rencontres de Moriond à La Thuile, en Italie, et ont publié une étude non évaluée non évaluée sur le serveur de préparation arxiv.
« La raison pour laquelle il a fallu plus de temps pour observer la violation du CP dans les baryons que dans les mésons est de la taille de l’effet et des données disponibles », » Vincenzo Vagnoniun porte-parole de la grande expérience de la beauté de la beauté du hadron (LHCB) qui a fait la détection, dit dans un communiqué. « Il a fallu plus de 80 000 désintégrations de Baryon pour voir la matière – asymétrie anti-antimatière avec cette classe de particules pour la première fois. »
Le bouillon de la création
Selon le modèle standard de cosmologie, au lendemain du Big bangle jeune cosmos était un bouillon de plasma rowling de matière et de particules d’antimatière qui se sont apparus et anéantis mutuellement au contact.
La théorie prédit que la matière et l’antimatière à l’intérieur de cette soupe plasmatique auraient dû s’annuler entièrement. Mais les scientifiques croient qu’un déséquilibre inconnu – probablement une violation du CP dans les désintégrations impliquant la faible force nucléaire – a permis de produire plus de matière que de l’antimatière, ce qui l’épargne à partir de l’autodestruction.
Pour rechercher une violation du CP dans les baryons, les chercheurs du LHCB ont peigné à travers les données des innombrables interactions de particules (où les protons entrent en collision Environ 25 millions de fois par seconde) qui s’est produit entre 2009 et 2018.
Ils ont compté les désintégrations du Baryon de la beauté-lambda en recherchant les chemins révélateurs fabriqués par ses produits de désintégration – un proton, un kaon et une paire de pions à chargé opposée – aux côtés des décroissances de son contrepartie d’antimatière correspondante.
Leur analyse a révélé que la différence entre le nombre de désintégration de baryons de la beauté-lambda et les baryons anti-baies-lambda était de 2,45% sur zéro avec une incertitude d’environ 0,47%. Cela a été mesuré à une signification statistique de 5,2 sigma, passant le Résultat à cinq sigma Les physiciens utilisent comme « Gold Standard » pour annoncer une nouvelle découverte.
Avec la découverte scellée, les physiciens disent qu’ils chercheront encore plus de violations de CP lorsque le LHC se déclenche à nouveau en 2030 et collectera d’autres données sur le mécanisme clé qui a probablement permis à notre univers d’exister.
« Plus il y a de systèmes dans lesquels nous observons des violations de CP et plus les mesures sont précises, plus nous avons de possibilités de tester le modèle standard et de rechercher la physique au-delà », a déclaré Vagnoni. « La toute première observation de la violation du CP dans une désintégration baryon ouvre la voie à de nouvelles investigations théoriques et expérimentales de la nature de la violation du CP, offrant potentiellement de nouvelles contraintes pour la physique au-delà du modèle standard. »
