Шаг к новой физике: в CERN найдено нарушение симметрии между материей и антиматерией в барионах

Разница невелика, но она статистически значима.

Ученые из CERN сообщили о первом надежном наблюдении нарушения CP-симметрии в барионах — типе частиц, к которому относятся протоны и нейтроны. Это открытие приближает физиков к ответу на вопрос, почему во Вселенной преобладает материя, а не антиматерия.

Открытие сделано в рамках эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере, где с 2011 по 2018 год собирались данные о распадах частиц. В центре внимания были распады прелестных лямбда-барионов и их антиматериальных аналогов.

В случае полной симметрии оба типа частиц должны распадаться одинаково, однако ученые зафиксировали различие в 2.5%. Хотя разница кажется небольшой, ее статистическая значимость означает, что вероятность случайной ошибки составляет менее 1 на 10 миллионов.

До настоящего времени нарушение CP-симметрии надежно фиксировалось лишь у мезонов. Обнаружение этого эффекта в барионах особенно важно, поскольку именно из них состоит большая часть вещества во Вселенной.

В теории такое нарушение необходимо для объяснения наблюдаемой асимметрии между материей и антиматерией, возникшей после Большого взрыва. Однако пока согласуется с предсказаниями Стандартной модели и недостаточен для объяснения всей масштабности наблюдаемой асимметрии.

Ученые продолжают искать дополнительные источники CP-нарушений, выходящие за пределы Стандартной модели. В перспективе это может привести к открытию новой физики.

Следующие фазы эксперимента LHCb обещают еще более точные измерения, которые помогут физикам либо подтвердить существующие теории, либо выявить их пределы.