Untuk pertama kalinya, fisikawan di penghancur atom terbesar di dunia telah mengamati perbedaan pembusukan partikel dan antipartikel yang mengandung bahan pembangun dasar materi, yang disebut quark pesona.
Temuan ini dapat membantu menjelaskan misteri mengapa materi ada.
"Ini adalah tonggak bersejarah," kata Sheldon Stone, seorang profesor fisika di Syracuse University dan salah satu kolaborator pada penelitian baru.
Materi dan antimateri
Setiap partikel materi memiliki antipartikel, yang identik dalam massa tetapi dengan muatan listrik yang berlawanan. Ketika materi dan antimateri bertemu, mereka saling memusnahkan. Itu masalah. Big Bang seharusnya menciptakan jumlah materi dan antimateri yang setara, dan semua partikel itu seharusnya saling menghancurkan dengan cepat, tidak meninggalkan apa-apa selain energi murni.
Gagasan pelanggaran CP datang dari fisikawan Rusia Andrei Sakharov, yang mengusulkannya pada 1967 sebagai penjelasan mengapa materi selamat dari Big Bang.
"Ini adalah salah satu kriteria yang diperlukan agar kita ada," kata Stone, "jadi agak penting untuk memahami apa asal-usul pelanggaran CP."
Ada enam jenis quark, semuanya dengan propertinya sendiri: atas dan bawah, atas dan bawah dan pesona dan aneh. Pada tahun 1964, fisikawan pertama kali mengamati pelanggaran CP dalam kehidupan nyata di quark aneh. Pada tahun 2001, mereka melihatnya terjadi dengan partikel yang mengandung quark bagian bawah. (Kedua penemuan mengarah pada hadiah Nobel bagi para peneliti yang terlibat.) Fisikawan telah lama berteori bahwa itu terjadi dengan partikel yang mengandung quark pesona, juga, tetapi tidak ada yang pernah melihatnya.
Terpesona, saya yakin
Stone adalah salah satu peneliti pada percobaan kecantikan Large Hadron Collider (LHC), yang menggunakan Large Hadron Collider CERN, cincin 16,5 mil (27 kilometer) di perbatasan Prancis-Swiss yang mengirimkan partikel subatomik yang saling bergesekan untuk mengembalikan buat kilasan energi membingungkan yang mengikuti Big Bang. Ketika partikel saling bertabrakan, mereka pecah menjadi bagian-bagian penyusunnya, yang kemudian membusuk dalam sepersekian detik dari partikel yang lebih stabil.
Pengamatan terbaru melibatkan kombinasi quark yang disebut meson, khususnya meson D0 ("d-nol") dan meson anti-D0. Meson D0 terdiri dari satu quark pesona dan satu quark anti-up (antipartikel dari quark atas). Meson anti-D0 adalah kombinasi dari satu quark anti-charm dan satu quark.
Kedua meson ini membusuk dalam banyak hal, tetapi sebagian kecil darinya berakhir sebagai meson yang disebut kaon atau pion. Para peneliti mengukur perbedaan dalam tingkat peluruhan antara D0 dan meson anti-D0, sebuah proses yang melibatkan mengambil pengukuran tidak langsung untuk memastikan mereka tidak hanya mengukur perbedaan dalam produksi awal dari dua meson, atau perbedaan dalam seberapa baik mereka. peralatan bisa mendeteksi berbagai partikel subatom.
Garis bawah? Rasio pembusukan berbeda dengan sepersepuluh persen.
"Berarti D0 dan anti-D0 tidak membusuk pada tingkat yang sama, dan itulah yang kami sebut pelanggaran CP," kata Stone.
Dan itu membuat hal-hal menarik. Perbedaan dalam peluruhan mungkin tidak cukup besar untuk menjelaskan apa yang terjadi setelah Big Bang meninggalkan begitu banyak masalah, kata Stone, meskipun cukup besar untuk mengejutkan. Tetapi sekarang, katanya, ahli teori fisika mendapatkan giliran mereka dengan data.
Fisikawan mengandalkan sesuatu yang disebut Model Standar untuk menjelaskan, well, segala sesuatu pada skala subatomik. Pertanyaannya sekarang, kata Stone, adalah apakah prediksi yang dibuat oleh Model Standar dapat menjelaskan pengukuran quark pesona yang baru saja dibuat tim, atau jika itu akan membutuhkan semacam fisika baru - yang, kata Stone, akan menjadi hasil yang paling menarik.
"Jika ini hanya bisa dijelaskan oleh fisika baru, fisika baru itu bisa mengandung ide dari mana pelanggaran CP ini berasal," katanya.
Para peneliti mengumumkan penemuan itu dalam webcast CERN dan menerbitkan cetakan dari sebuah makalah yang merinci hasil secara online.
- Apa itu? Pertanyaan Fisika Anda Dijawab
- 18 Misteri Terbesar yang Belum Terpecahkan dalam Fisika
- Foto: Penghancur Atom Terbesar di Dunia (LHC)
