Zbulimi i ri në CERN mund të sugjerojë pse universi ynë është i përbërë nga materia dhe jo antimateria

Pse universi nuk u shkatërrua vetvetiu disa momente pas Big Bang-ut? Një zbulim i ri në CERN në kufirin francez-suedez na afron më shumë për të përgjigjur këtë pyetje themelore pse materia dominohet mbi kundër-ndeshën e saj – antimateria.

Shumë prej asaj që shohim në jetën e përditshme është bërë nga materia. Por antimateria ekziston në sasi shumë më të vogla. Materia dhe antimateria janë pothuajse të kundërta të drejtpërdrejta. Partiklet e materies kanë një përbërje antimateria që ka të njëjtën masë, por ngarkesë elektrike të kundërt. Për shembull, partícula protoni i materies është i shoqëruar nga antimateria antiprotoni, ndërsa elektroni i materies është i shoqëruar nga positroni antimateria.

Megjithatë, simetria në sjellje midis materies dhe antimateries nuk është e përsosur. Në një artikull të publikuar këtë javë në revistën Nature, ekipi që punon në një eksperimente në CERN, quajtur LHCb, ka raportuar se ka zbuluar ndryshime në normën se sa shpejtë shuhen partiklet e materies të quajtura baryonë në krahasim me përbërësit e tyre antimateria. Në fizikën e grimcave, shkatërrimi i referohet procesit ku grimcat e paqëndrueshme nënshtrohen në transformim në dy ose më shumë grimca më të lehta dhe më të qëndrueshme.

Sipas modeleve kozmologjike, sasi të barabarta materie dhe antimaterie u krijuan në Big Bang . Nëse partiklet e materies dhe antimateries bien në kontakt, ato shkatërrohen duke lënë pas energji të pastër. Me këtë në mendje, është e mrekullueshme që universi nuk përbëhet vetëm nga energjia e mbetur nga ky proces shkatërrimi.

Megjithatë, vëzhgimet astronomike tregojnë se tani në univers ekziston një sasi e papërfillshme antimateria krahasuar me sasinë e materies. Prandaj, e dimë që materia dhe antimateria duhet të veprojnë ndryshe, duke bërë që antimateria të zhduket ndërsa materia të mbetet.

Kuptimi i asaj që shkakton këtë ndryshim në sjellje midis materies dhe antimateries është një pyetje kyçe pa përgjigje. Ndërsa ka ndryshime midis materies dhe antimateries në teorinë tonë më të mirë të fizikës kuantike, modeli standard, këto ndryshime janë shumë të vogla për të shpjeguar ku është zhdukur gjithë antimateria.

Prandaj, duhet të ketë grimca të tjera themelore që nuk i kemi gjetur akoma, ose efekte jashtë atyre të përshkruara në modelin standard. Këto do të shkaktonin ndryshime të mjaftueshme në sjelljen e materies dhe antimateries që universi ynë të ekzistojë në formën aktuale.

Zbulimi i partiklerave të reja

Matjet shumë të sakta të ndryshimeve midis materies dhe antimateries janë një temë kyçe kërkimore sepse ato kanë potencialin të ndikohen dhe të zbulojnë këto grimca të reja themelore, duke na ndihmuar të kuptojmë fizikën që çoi në universin që jetojmë sot.

Ndryshimet midis materies dhe antimateries janë vërejtur më parë në sjelljen e një lloji tjetër të grimcave, mesoneve, të cilat përbëhen nga një kuark dhe një antikuark. Gjithashtu, ka shenja të ndryshimeve në mënyrën se si versionet e materies dhe antimateries të një lloji tjetër të grimcës, neutrino, veprojnë gjatë udhëtimit të tyre.

Matjet e reja nga LHCb kanë zbuluar ndryshime midis baryonëve dhe antibaryonëve, të cilët përbëhen nga tre kuarqe dhe tre antikuarqe përkatësisht. Në mënyrë të rëndësishme, baryonët përbëjnë shumicën e materies së njohur në universin tonë, dhe kjo është hera e parë që kemi vërejtur ndryshime midis materies dhe antimateries në këtë grup grimcash.

Eksperimenti LHCb në Large Hadron Collider është projektuar për të bërë matje shumë të sakta të ndryshimeve në sjelljen e materies dhe antimateries. Eksperimenti drejtohet nga një bashkëpunim ndërkombëtar shkencëtarësh, i përbërë nga mbi 1,800 persona nga 24 vende. Për të arritur këtë rezultat të ri, ekipi i LHCb studjoi mbi 80,000 baryonë (“lambda-b”, të cilët përbëhen nga një kuark bukurie, një kuark lart dhe një kuark poshtë) dhe përbërësit e tyre antimateria.

Në mënyrë të veçantë, u gjet se këto baryonë shkojnë në grimca të veçanta subatomike (një proton, një kanyon dhe dy piona) pak më shpesh – 5% më shpesh – sesa norma e së njëjtës proces me antigrimca. Edhe pse është e vogël, kjo ndryshim është statistikisht i rëndësishëm për të qenë hera e parë që vërehet ndryshim në sjelljen e shkatërrimeve të baryonit dhe antibaryonit.

Derisa të gjitha matjet e ndryshimeve midis materies dhe antimateries deri tani janë në përputhje me nivelin e vogël që është në modelin standard, matja e re nga LHCb është gjithashtu në këtë linjë, por është një hap i madh përpara. Tani kemi parë ndryshime në sjelljen e materies dhe antimateries në grupin e grimcave që dominojnë materien e njohur në univers. Ky është një hap potencial drejt kuptimit pse kjo situatë u krijua pas Big Bang-ut.

Me të dhënat aktuale dhe ato që do të merren në të ardhmen nga LHCb, do të jemi në gjendje të studiojmë këto ndryshime në mënyrë forenzike dhe, shpresojmë, të zbulojmë shenja të grimcave të reja themelore që mund të jenë prezente.