Физики получили новые данные про антиматерию. Но мы до сих пор не знаем, почему ее так мало

Исследование CERN касается мезонов — элементарных частиц, которые состоят из равного количества кварков и антикварков. Иными словами, эти частицы являются и материей и антиматерией одновременно.

Но поскольку мезоны очень нестабильны — они быстро распадаются на более стабильные частицы, у которых нет противоположных античастиц.

Всего ученым известно несколько видов нейтральных мезонов — B0S, B0, D0 и K0. В CERN попытались более детально проанализировать поведение B0S-мезонов, и на днях опубликовали результаты своего эксперимента.

«В новом эксперименте БАК мы исследовали распад B0S-мезонов на пары заряженных K-мезонов. B0S-мезоны были созданы путем столкновения протонов с другими протонами, во время которых они превращались в свои антимезоны и возвращались в исходное состояние три триллиона раз в секунду», — пишет один из авторов исследования, профессор физики элементарных частиц из Университета Глазго Ларс Эклунд.

Главным открытием нового эксперимента стало обнаружение анти-B0S-мезонов, с помощью которых ученые смогли сравнить их свойства с обычными мезонами.

Благодаря этому ученые смогли измерить размер асимметрии конкретных частиц и их античастиц, а также сравнить результаты с другими похожими измерениями. На этом небольшом примере ученые пока не могут объяснить, почему материя преобладает во Вселенной, но исследования в этом направлении приближают ученых к формированию фундаментальной теории барионной асимметрии, говорит Эклунд.

«Изучение этого механизма, который, как мы знаем, может генерировать асимметрию материи и антиматерии, исследование его под разными углами, может рассказать нам, в чем проблема. Изучение мира в самом маленьком масштабе — наш лучший шанс понять, что мы видим в самом большом масштабе», — объясняют ученые.

Напомним, в апреле 2020-го физики из Японии заявили, что за преобладание материи во Вселенной должны отвечать нейтрино, — частицы с нейтральным зарядом, которые могут быть своими же античастицами.

Руководители эксперимента T2K (комплекс протонных ускорителей Tokai to Kamioka) в японском городе Токай проанализировали колебания нейтрино, генерируя их пучки в своем нейтронном ускорителе и пытаясь засечь те же нейтрино с помощью детектора на расстоянии 295 км от этого ускорителя. Ученые обнаружили, что при столкновении этих частиц друг с другом формируются разные их виды, которые также называют «ароматами», — электронное, мюонное и тау-нейтрино.

Античастицы этих «ароматов» нейтрино имеют другие свойства, и физики предполагают, что именно из-за них нарушается симметрия материи и антиматерии во Вселенной. «В рамках проекта T2K мы обнаружили всего 90 электронных нейтрино и 15 электронных антинейтрино. Мюонные нейтрино превращаются в электронные нейтрино с большей скоростью, чем мюонные антинейтрино превращаются в электронные антинейтрино», — объяснили авторы работы.

Для подтверждения этих данных ученым нужно будет провести дополнительные эксперименты с большим количеством частиц, более мощными ускорителями и детекторами. Такие устройства уже строят в США.