მეცნიერება ძალიან ახლოსაა იმის დადგენასთან, როგორ აიცილა სამყარომ თავიდან ანტიმატერიის აპოკალიფსი. CERN-ის მეცნიერებმა აღმოაჩინეს მიმზიდველი მინიშნებები ფიზიკის მიერ მატერიასა და ანტიმატერიაზე მოქმედებაში ფუნდამენტური სხვაობების შესახებ.
დიდ ადრონულ კოლაიდერში (LHC) ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა დაადასტურა ასიმეტრია ნაწილაკის მატერიისა და ანტიმატერიის ფორმებს შორის, რომელსაც ბარიონი ეწოდება.
ამ ეფექტს მუხტის პარიტეტის დარღვევას (CP დარღვევა) უწოდებენ და აქამდე დაფიქსირებული იყო მხოლოდ ნაწილაკების სხვა კლასში, სახელად მეზონებში. თუმცა, სამყაროს მატერიის ძირითადი ნაწილის წარმომქმნელ ნაწილაკებში, ბარიონებში იპოვეს ექსპერიმენტული მტკიცებულება იმისა, რაზეც ფიზიკოსები დიდი ხანია ნადირობდნენ.
„ეს აჩვენებს, რომ ნაწილაკთა ფართო დიაპაზონში არსებობს ოდნავი სხვაობა მატერიასა და ანტიმატერიას შორის, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ ფიზიკის ფუნდამენტური კანონები ბარიონებზე და ანტიბარიონებზე სხვადასხვანაირად მოქმედებს“, — ამბობს კვლევის პირველი ავტორი, CERN-ის ფიზიკოსი სუეტინგ იანგი.
მისი განცხადებით, სამყაროში მატერია-ანტიმატერიის ასიმეტრია საჭიროებს CP დარღვევას ბარიონებში, ამიტომ, ეს აღმოჩენა მნიშვნელოვანი წინ გადადგმული ნაბიჯია იმის შესამოწმებლად, რამდენად სრულია ჩვენი ამჟამინდელი თეორია და იმის შესასწავლად, იმალება თუ არა ფიზიკის ახალი კანონები იმ ადგილებში, რომლებიც ჯერ საკმარისად არ შეგვისწავლია.
ამ აღმოჩენისათვის, ჯგუფმა შეისწავლა დიდ ადრონულ კოლაიდერში 2011-2018 წლებში ნაწილაკების დაშლის 80 000 მოვლენის მონაცემები. ფოკუსირდნენ ნაწილაკებზე, რომლებსაც ლამბდა-მშვენიერება (Λb) ბარიონები ეწოდება და მათ ანტიმატერიულ თანამოძმეებზე; ეძებდნენ ნებისმიერ მინიშნებას იმ სხვაობის შესახებ, რაც მათ დაშლაში უნდა იყოს.
CP დარღვევა რომ სიმეტრიული იყოს, ნაწილაკების მატერიის და ანტიმატერიის ფორმები ერთსა და იმავე — სარკისებურ პროდუქტებად უნდა დაიშალოს.
თუმცა, ჯგუფმა დაადგინა, რომ მატერიისა და ანტიმატერიის ბარიონების დაშლას შორის 2,5-პროცენტიანი ფარდობითი სხვაობაა.
„შეიძლება მცირე სხვაობად გეჩვენოთ, მაგრამ შედეგები სტატისტიკურად საკმარისად მნიშვნელოვანია. აჩვენებს, რომ ლამბდა-ბარიონები და ანტილამბდა-ბარიონები ზუსტად ერთნაირად არ იშლება, რაც გვთავაზობს CP დარღვევას ბარიონებში“, — ამბობს იანგი.
მნიშვნელოვანია, რომ აღმოჩენის სტატისტიკური მნიშვნელობა 5,2 სიგმაა. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ შანსი იმისა, რომ შემჩნეული ეფექტი შემთხვევითი რყევების შედეგი იყოს, არის 10 მილიონში ერთი.
აღმოჩენას დიდი გავლენა აქვს ფიზიკაზე — მათ შორის ისეთ ფუნდამენტურ კითხვებზე, როგორიცაა „რატომ ვართ ჩვენ აქ?“
შემზარავი სახელის მიუხედავად, ანტიმატერია ჩვეულებრივი რამ არის. მისი ძირითადი განმასხვავებელი ჩვეულებრივი მატერიისგან არის საპირისპირო მუხტი. თუმცა, ეს ერთი შეხედვით მცირე დეტალი ნიშნავს იმას, რომ თუ ეს ორი ერთმანეთს ოდესმე შეხვდება, ისინი ერთმანეთს ენერგიის აფეთქებით მოსპობენ.
თეორიულად, დიდ აფეთქებას რომელიმე მათგანისთვის უპირატესობა არ უნდა მიენიჭებინა და მატერიაც და ანტიმატერიაც თანაბარი რაოდენობით უნდა წარმოექმნა. და თუ მართლაც ასე იყო, სამყაროს მთელი შემცველობა გაჩენისთანავე უნდა გამქრალიყო და კოსმოსი სრულიად ცარიელი დაეტოვებინა.
ვინაიდან აშკარად ასე არ მოხდა, როგორც ჩანს, საქმეში ჩაერია რომელიღაც უცნობი ფაქტორი და შედეგად, ანტიმატერიაზე ოდნავ მეტი მატერია წარმოიქმნა. ყველაფერი, რაც დღეს არსებობს — გალაქტიკებიდან დაწყებული, ქვიშის მარცვლებით დამთავრებული — შედგება იმის მცირე ნაწილისგან, რაც სამყაროს დასაწყისშივე გადაურჩა მოსპობას.
მარტივ სამყაროში, ნაწილაკის როგორც მუხტის, ასევე სივრცითი კოორდინატების ინვერსია — არსებითად ის მატერიაა თუ ანტიმატერია — არ უნდა ცვლიდეს მის ქცევას ფიზიკის კანონების თანახმად.
ამ კონცეფციას CP სიმეტრიას უწოდებენ და მიუხედავად იმისა, რომ ოდესღაც ის ენერგიის შენახვის კანონის მსგავსად უცვლელად ითვლებოდა, მეოცე საუკუნის შუა წლებიდან, ფიზიკის სტანდარტული მოდელი პროგნოზირებდა გარკვეული დონის CP დარღვევას.
„CP დარღვევა მატერია-ანტიმატერიის ასიმეტრიის ასახსნელად საჭირო ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანეს ინგრედიენტია. თუმცა, ფიზიკოსთა შეფასებით, CP დარღვევის დონე ბუნებაში გაცილებით დიდი უნდა იყოს, ვიდრე ამას ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტული მოდელი პროგნოზირებს“, — აღნიშნავს იანგი.
მისივე განცხადებით, ეს ძლიერ მიუთითებს იმაზე, რომ უნდა არსებობდეს ახალი ფიზიკა სტანდარტულ მოდელს მიღმა, რაც CP დარღვევის დამატებით წყაროებს უზრუნველყოფს. CP დარღვევის სხვადასხვა სისტემებში შესწავლა, მათ შორის ბარიონებში, გვთავაზობს სტანდარტული მოდელის მნიშვნელოვან ტესტს და შეიძლება ასევე შემოგვთავაზოს მინიშნებებიც მის მიღმა ფიზიკის ახალ კანონთა შესახებ.
მაგალითად, არსებობდა შანსი, რომ გრავიტაციას ანტიმატერია მიზიდვის ნაცვლად განეზიდა. ამ იდეის შესამოწმებლად, CERN-ის ფიზიკოსებმა წარსულში ჩაატარეს ვარდნის ტესტები და დაადგინეს, რომ ჩვეულებრივი მატერიის მსგავსად, ანტიმატერიაც დაბლა ვარდება. ამ მხრივ, CP-ის დარღვევა არ დაფიქსირდა.
თუმცა, ახალმა ექსპერიმენტებმა ცხადყო, რომ რაღაც იწვევს მატერიისა და ანტიმატერიის სხვადასხვაგვარად დაშლას. ეს დიდი ხნის ნანატრი დადასტურება საინტერესოა, მაგრამ მაინც არ არის საკმარისი.
„ბარიონის დაშლაში დაფიქსირდა CP დარღვევა, რაც შესაბამისობაშია სტანდარტული მოდელის პროგნოზებთან, შესაბამისად, ეს ვერ უზრუნველყოფს საკმარის CP დარღვევას, რათა გადაიჭრას თავის მხრივ მატერია-ანტიმატერიის თავსატეხი. თუმცა, ახალ ფანჯარას გვიხსნის ბარიონის სექტორში CP დარღვევის ქცევის შესახებ, რაც ძირითადად შეუსწავლელი სფეროა“, — ამბობს იანგი.
მისი განცხადებით, ფიზიკოსები CP დარღვევის ახალ წყაროებს ეძებენ ნაწილაკთა ფიზიკის სტანდარტული მოდელის პროგნოზებს მიღმა. ასეთი წყაროების აღმოჩენამ შეიძლება მიგვიყვანოს ფიზიკის ახალ კანონებთან.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
