Фізики отримали нові дані про антиматерію. Але ми досі не знаємо, чому її так мало

Дослідження CERN стосується мезонів — елементарних частинок, які складаються з рівної кількості кварків і антикварків. Іншими словами, ці частинки є і матерією, і антиматерією одночасно.

Але оскільки мезони дуже нестабільні — вони швидко розпадаються на стабільніші частинки, у яких немає протилежних античастинок.

Всього вченим відомо кілька видів нейтральних мезонів — B0S, B0, D0 і K0. У CERN спробували детальніше проаналізувати поведінку B0S-мезонів і днями опублікували результати свого експерименту.

«У новому експерименті ВАК ми досліджували розпад B0S-мезонів на пари заряджених K-мезонів. B0S-мезони були створені шляхом зіткнення протонів з іншими протонами, під час яких вони перетворювалися на свої антимезони і поверталися в початковий стан три трильйони разів на секунду», — пише один з авторів дослідження, професор фізики елементарних частинок з Університету Глазго Ларс Еклунд.

Головним відкриттям нового експерименту стало виявлення анти-B0S-мезонів, за допомогою яких вчені змогли порівняти їхні властивості зі звичайними мезонами.

Завдяки цьому вчені змогли виміряти розмір асиметрії конкретних частинок і їхніх античастинок, а також порівняти результати з іншими схожими вимірами. На цьому невеликому прикладі вчені поки не можуть пояснити, чому матерія переважає у Всесвіті, але дослідження в цьому напрямі наближають вчених до формування фундаментальної теорії баріонної асиметрії, каже Еклунд.

«Вивчення цього механізму, який, як ми знаємо, може генерувати асиметрію матерії й антиматерії, дослідження його під різними кутами може розповісти нам, у чому проблема. Вивчення світу в найменшому масштабі — наш найкращий шанс зрозуміти, що ми бачимо в найбільшому масштабі», — пояснюють учені.

Нагадаємо, в квітні 2020-го фізики з Японії заявили, що за переважання матерії у Всесвіті мають відповідати нейтрино, — частинки з нейтральним зарядом, які можуть бути своїми ж античастинками.

Керівники експерименту T2K (комплекс протонних прискорювачів Tokai to Kamioka) в японському місті Токай проаналізували коливання нейтрино, генеруючи їхні пучки в своєму нейтронному прискорювачі і намагаючись засікти ті ж нейтрино за допомогою детектора на відстані 295 км від цього прискорювача. Вчені виявили, що при зіткненні цих часток одна з одною формуються різні їх види, які також називають «ароматами», — електронне, мюонне і тау-нейтрино.

Античастинки цих «ароматів» нейтрино мають інші властивості, і фізики припускають, що саме через них порушується симетрія матерії й антиматерії у Всесвіті. «У межах проекту T2K ми виявили всього 90 електронних нейтрино і 15 електронних антинейтрино. Мюонні нейтрино перетворюються на електронні нейтрино з більшою швидкістю, ніж мюонні антинейтрино перетворюються на електронні антинейтрино», — пояснили автори роботи.

Для підтвердження цих даних вченим потрібно буде провести додаткові експерименти з великою кількістю частинок, потужнішими прискорювачами і детекторами. Такі пристрої вже будують у США.