Teadlased avastasid aine ja antiaine ebasümmeetria
Kui aine ja antiaine osakesed kõrgetel energiatel kokku põrkavad, vabaneb puhas energia, millest tekivad uued osakesed ja antiosakesed. Igapäev vaatlevad Fermilabi teadlased sadu miljoneid selliseid kokkupõrkeid. Sarnased universumi algusaegadel aset leidnud sündmused oleksid pidanud tootma ainet ja antiainet täpselt sama palju, vahendab Fyysika.ee.
Praegusel hetkel koosneb meile teadaolev universum aga ainult tavalisest ainest ning lühikese elueaga antiaine tekib ainult osakeste põrgutites, tuumareaktsioonides või kosmiliste kiirte tõttu. Sellise sümmeetria rikkumise tõttu on saanud küsimusest “Mis juhtus antiainega?” üks 21. sajandi osakestefüüsika kesksemaid probleeme.
Hiljuti teatas Tevatroni kiirendi DZero eksperimendi kollektiiv, et nad on leidnud tõendeid aine ja antiaine sümmeetria tõsisest rikkumisest. Hälve avastati uurides Bottom, tuntud ka nime all Beauty, kvarke sisaldavate subatomaarseid osakesi. Viimaste käitumine ei sobitu mitte kuidagi praeguse osakestefüüsika standardmudeliga. Rahvusvahelise, rohkem kui 500 füüsikust koosneva töörühma tulemused demonstreerivad, et B-mesonite lagunemisel tekkinud müüonite ja antimüüonite hulgas esines ühe protsendiline erinevus.
Uute analüüsimeetodite ja DZero detektori täpsuse abil näitas töörühm, et tõenäosus, et tehtud mõõtmised on kooskõlas senituntud füüsikaliste nähtustega jääb alla 0,1%, (3,2 standardhälvet) “Need uued tulemused näitavad, et B-mesonite lagunemisel esineb praeguses teoorias kõrvalekaldeid, mis on kooskõlas eelnevate vaatlustega,” ütleb Dmitri Denisov, DZero eksperimendi eestkõneleja. Eelmisel aastal täheldasid Tevatroni mõlemate eksperimentide, DZero ja CDF, juures töötavad füüsikud selliseid kõrvalekaldeid Bottom-ja Strange-kvargist koosnevate osakeste puhul.
Pelgalt see, et tänapäevane universum koosneb ainult tavalisest ainest, tähendab automaatselt, et osakesed ning antiosakesed käituvad samades oludes erinevalt. Kuigi füüsikud on osakeste käitumises sellist erinevust juba aastakümneid täheldanud (CP-rikkumine) on need olnud siiski liiga väiksed, et selgitada, miks universum ikkagi antiainest või puhtast energiast ei koosne. Samuti on need erinevused olnud standardmudeliga täielikus kooskõlas. Kui Fermilabi füüsikute vaatlusi edasiste analüüsidega kinnitatakse, võidakse jõuda lähemale küsimuse "Mis põhjustab tavalise aine domineerimist antiaine üle?" lahendamisele.
Uute tulemuste saamiseks analüüsisid DZero füüsikud andmeid “pimedalt,” et vältida vaatlusandmete eelarvamuslikku tõlgendamist. Ainult pärast pikka analüüsiks kasutavate meetodite õigsuse kontrollimist vaatasid nad kogutud andmete komplekti tervikuna. Samuti muutsid nad andmete kogumise ajal detektori magnetväljade polaarsust, et vältida instrumentides ilmneda võivaid hälbeid.
DZero tulemused põhinevad viimase kaheksa aasta jooksul kogutud andmetel, üle 6 pöördfemtobaari suuruse kogu heledusega, mis vastab tuhandetele triljonitele prootonite ja antiprootonite kokkupõrgetele. “Mitmetel meist tõusis kananahk ihule, kui me lõpptulemusi nägime. Me teadsime, et me näeme midagi sellist, mida me kunagi varem näinud ei ole ning mida praegused teooriad selgitada ei suuda,” kirjeldab avastust Stefan Solder-Rembold, DZero kaas-eestkõneleja.
Siiski on eksperimendi käigus kogutud andmete täpsus piiratud kokkupõrgete arvuga, mis seni läbiviidud on. Seega jätkavad nii CDF kui ka DZero täiendavate andmete kogumist ning töötlemist. “Tevatroni põrguti töötab äärmiselt hästi, pakkudes Fermilabi teadlastele hindamatuid andmeid looduse sügavaimate saladuste lahti muukimiseks. Antud huvitavad tulemused toovad esile Tevatroni programmi tähtsust ja teaduslikku potentsiaali,” kinnitab Dennis Kovar, Energiaministeeriumi kõrgete energiate füüsika osakonna kaasdirektor.
Kovari kommentaarid on mõistetavad, sest viimastel kuudel on palju räägitud Tevatroni kiirendi sulgemisest 2012. aastal. Kogutud tulemused võivad aga aidata vältimatut surmaotsust edasi lükata.
