Науковці пояснили, чому у Всесвіті домінує матерія, а не антиматерія

Вчені з Європейської організації з ядерних досліджень (CERN) здійснили важливе відкриття, яке може допомогти пояснити одну з найбільших загадок сучасної фізики: чому Всесвіт складається переважно з матерії, а не з антиматерії.

Дослідники вперше зафіксували порушення CP-симетрії (симетрії заряд-парність) у частинках, які називаються баріонами. До баріонів належать протони та нейтрони — основні будівельні блоки атомних ядер.

Команда науковців з експерименту LHCb, що проводиться на Великому адронному колайдері, спостерігала різницю в поведінці між лямбда-баріоном краси (Λb) та його аналогом з антиматерії. Це перший підтверджений випадок порушення CP-симетрії серед баріонів.

Щоб зрозуміти значення цього відкриття, важливо знати, що CP-симетрія — це фундаментальний принцип, згідно з яким закони фізики мають працювати однаково для частинок та їхніх античастинок. Порушення цієї симетрії вказує на відмінності між матерією та антиматерією, які могли призвести до переважання матерії у Всесвіті після Великого вибуху.

Хоча порушення CP-симетрії вже було виявлено у мезонах (інший тип частинок) ще у 1960-х роках, виявити подібне явище у баріонах вдалося лише зараз. Для цього науковцям довелося проаналізувати понад 80 тисяч випадків розпаду баріонів і антибаріонів, зафіксованих під час перших двох періодів роботи Великого адронного колайдера (2009−2013 і 2015−2018 роки).

Аналіз даних показав асиметрію між кількістю розпадів частинок і античастинок, яка становить 2,45% при статистичній значущості 5,2 сигми. У науці такий рівень значущості вважається достатнім для оголошення офіційного відкриття.

Цікаво, що Стандартна модель фізики елементарних частинок — сучасна теорія, яка описує фундаментальні частинки та їхню взаємодію — не може повністю пояснити масштаб спостереженого явища. Це може вказувати на існування нових фізичних механізмів або навіть частинок, які виходять за межі цієї теорії.

Йоахім Мніх, директор з досліджень CERN, підкреслив, що це відкриття ще раз демонструє можливості Великого адронного колайдера як інструменту для вивчення фундаментальної природи Всесвіту. Науковці вважають, що подальші дослідження CP-порушення допоможуть або підтвердити правильність Стандартної моделі, або вказати шлях до нової фізики, яка виходить за її межі.