In einer neuen bahnbrechenden Studie haben Forscher bei CERN Vielleicht ist es ein Schritt näher zu erklären, wohin die fehlende Antimaterie des Universums gegangen ist. Indem sie Protonen mit hoher Geschwindigkeit zusammengeschlagen und die Reste der Kollision untersucht haben, haben sie einige faszinierende Entdeckungen über die Natur des Universums gemacht, wie wir es kennen.
VERBINDUNG: PHYSIKER NACH UNTEN DIE 'MAGISCHE NUMMER', DIE DAS GESAMTE UNIVERSUM FORMT
Wo ist die ganze Antimaterie geblieben?
Sie sind wahrscheinlich alle mit "Materie" vertraut, schließlich sind Sie und alles um Sie herum daraus gemacht, aber haben Sie von Antimaterie gehört? Von allen Elektronen, Protonen, Neutronen und anderen subatomaren Teilchen um uns herum gibt es auchAnti-Versionen von ihnen, die nahezu identisch sind, aber gespiegelte Eigenschaften aufweisen - wie eine entgegengesetzte elektrische Ladung.
1932 vom Physiker entdeckt Carl Anderson Wenn Materie und Antimaterie kollidieren, werden sie beide in einem Energieblitz vernichtet. Anderson entdeckte Antimaterie, als er kosmische Strahlen untersuchte, die vom Weltraum auf die Erde regnen.
In den nächsten Jahrzehnten stellten viele andere Physiker fest, dass alle Materieteilchen tatsächlich Antimaterieäquivalente aufweisen.
seit Materie und Antimaterie sind gespiegelte Kopien voneinander, die nach Ansicht der Physiker während des "Urknalls" in gleichen Mengen erstellt worden sein sollten.
Wenn dies jedoch zutrifft, sollten wir erwarten, dass alle Materie und Antimaterie kurz nach ihrer Entstehung vernichtet wurden. Interessanterweise scheint in diesen frühen Tagen des Universums etwas passiert zu sein, das kaum Antimaterie und eine relativ kleine, aber bedeutende zurücklässt. "Überschuss "an Materie.
Es ist dieser "Überschuss", der alles ausmacht, was wir heute im Universum sehen.
Die meisten bisher entdeckten Antimaterien, von denen es eine erbärmlich geringe Menge gibt, können bei radioaktiven Zerfällen in einem kleinen Teil der kosmischen Strahlung beobachtet werden.
Das Fehlen von Antimaterie im Universum hat die Physiker seit vielen Jahren verwirrt, aber ein Team am CERN hat möglicherweise einen möglichen Grund dafür aufgedeckt.
Erklärung der "Asymmetrie" von Materie und Antimaterie
Um diese offensichtliche Asymmetrie von Materie und Antimaterie im Universum zu beantworten, haben sich Wissenschaftler dem Studium zugewandt. Quarks das sind die Grundbausteine der Materie sowie der Leptonen. Quarks gibt es in verschiedenen Formen oder Geschmacksrichtungen, die umgangssprachlich als "hoch", "runter", "Charme", "seltsam", "unten" bezeichnet werden.und "top" je nachdem wie sie sich drehen.
Jedes dieser Materie-Quarks hat auch sechs entsprechende Anti-Quarks.
"Up" - und "Down" -Quarks bilden Protonen und Neutronen in den Atomkernen, und die anderen können durch energiereiche Prozesse wie das Zerschlagen von Dingen mit hoher Geschwindigkeit im erzeugt werden. Großer Hadron Collider am CERN.
Einige Partikel, genannt Mesonen kann auch durch Kombinieren von Quarks und Anti-Quarks erstellt werden, und vier davon werden als neutrale Mesonen bezeichnet. B 0 S , B 0 , D 0, und K 0 zeigen ein faszinierendes Verhalten.Zum Beispiel können diese seltsamen Partikel viele Male pro Sekunde spontan zu ihren Antimateriepartnern und wieder zurückkehren.
Dieses Verhalten wurde erstmals 1960 beobachtet.
Da diese Partikel aus Materie und Antimaterie bestehen, sind sie von Natur aus instabil und zerfallen dabei ziemlich schnell zu stabileren Partikeln. Materie-Antimaterie-Schwingungszyklus .
Der Mesonenzerfall verläuft bei Mesonen im Vergleich zu Antimesonen ebenfalls geringfügig anders, was im Laufe der Zeit zu unterschiedlichen Zerfallsraten führt.
Dieses Verhalten ist in einem theoretischen Rahmen namens gut beschrieben. Cabibbo-Kobayashi-Maskawa CKM -Mechanismus .
Der CKM-Mechanismus sagt voraus, dass es zwar einen Unterschied zwischen dem Verhalten von Materie und Antimaterie gibt, dieser jedoch zu klein ist, um den Überschuss an Materie im frühen Universum zu erzeugen.
Den Physikern fehlt eindeutig etwas anderes, das für die Erklärung der "fehlenden" Antimaterie entscheidend ist.
Die großen unbekannten Unbekannten der Physik
Dies ist eines der wichtigsten, bisher unbekannten Unbekannten der Physik, die weiterer Untersuchungen bedürfen, um eine Erklärung zu finden. Zu diesem Zweck versuchen Forscher am CERN herauszufinden, warum sie durch ihr LHCb-Experiment neutral studieren können. B 0 S Mesonen betrachten ihren Zerfall in Paare geladener K-Mesonen.
Mesonen wurden durch Kollision von Protonen im LHC erzeugt, was dazu führte, dass sie etwa drei Billionen Mal pro Sekunde zwischen ihrer Meson- und Anti-Meson-Form oszillierten. Die Kollisionen erzeugten auch Anti-B 0 S Mesonen, die auf die gleiche Weise schwingen und uns Proben von Mesonen und Antimesonen geben, die verglichen werden können.
Durch Zählen der Anzahl der Zerfälle aus beiden Proben stellten die Forscher fest, dass es einen geringfügigen Unterschied gab, wobei für einen der Fälle mehr Zerfälle festgestellt wurden. B 0 S Mesonen. Sie fanden und konnten auch quantifizieren, dass der Unterschied im Zerfall, auch bekannt als Asymmetrie, unterschiedlich war. entsprechend der Schwingung zwischen dem B 0 S Meson und das Anti-Meson.
Dies könnte theoretisch verwendet werden, um mehrere Parameter der zugrunde liegenden CKM-Theorie zu messen. Durch mehr und mehr Messungen könnte diese Art von Experiment verwendet werden, um eine "Realitätsprüfung" der derzeit akzeptierten Theorie bereitzustellen.
Da der Unterschied zu gering ist, um die offensichtliche Präferenz von Materie gegenüber Antimaterie im Universum zu erklären, ist das CERN-Team der Ansicht, dass die aktuelle CKM-Theorie wahrscheinlich eine Annäherung an eine grundlegendere, aber noch unbekannte Theorie darstellt.
"Die Untersuchung dieses Mechanismus, von dem wir wissen, dass er Materie-Antimaterie-Asymmetrien erzeugen kann, indem wir ihn aus verschiedenen Blickwinkeln untersuchen, kann uns sagen, wo das Problem liegt. Das Studium der Welt im kleinsten Maßstab ist unsere beste Chance, um zu verstehen, worauf wir sehendie größte Skala, "sagte Lars Eklund Professor für Teilchenphysik an der Universität von Glasgow in einem Artikel über Das Gespräch .
Die Studie wurde erstmals veröffentlicht unter CERN im Oktober dieses Jahres.