Kilkadziesiąt metrów pod ziemią, zderzają się cząstki, których istnienie kończy się, zanim ktokolwiek zdąży je dostrzec. W tunelu Wielkiego Zderzacza Hadronów może kryć się odpowiedź na pytanie, które od dziesięcioleci dzieli fizyków: dlaczego po Wielkim Wybuchu głównie przetrwała materia, a nie antymateria?
Zgodnie z obowiązującymi modelami kosmologicznymi, Wielki Wybuch powinien był wyprodukować równe ilości materii i antymaterii. Gdyby rzeczywistość poszła zgodnie z tym scenariuszem, żadna z tych form nie przetrwałaby nawet ułamka sekundy dłużej niż druga. Spotkanie cząstki materii z jej antymaterialnym odpowiednikiem kończy się zawsze tak samo: anihilacją, czyli zamianą całej ich masy w energię.
A jednak tu jesteśmy. Wszystko, co nas otacza — planety, gwiazdy, nasze ciała — zbudowane jest z materii. Antymateria niemal całkowicie zniknęła z kosmicznej sceny. Coś musiało zaburzyć tę idealną symetrię. I wszystko wskazuje na to, że to "coś" mogło wreszcie zostawić po sobie ślad.
Zespół naukowców pracujący przy eksperymencie LHCb opublikował wyniki, które są najbliższe przełamaniu zagadki przewagi materii nad antymaterią. Badacze przeanalizowali ponad 80 tysięcy przypadków rozpadu barionów lambda-b i ich antymaterialnych odpowiedników. To cząstki składające się z trzech kwarków (pięknego (tak, poważnie), górnego i dolnego) oraz ich lustrzanych odpowiedników w antymaterii.
Zauważono, że bariony rozpadają się nieco częściej — o około 5% — na określony zestaw cząstek: proton, kaon i dwa piony. To niewielka różnica, ale w fizyce cząstek elementarnych to wystarczająco, by zmienić układ sił.
Z punktu widzenia Modelu Standardowego, czyli obecnie najlepiej potwierdzonej teorii opisującej cząstki elementarne i ich oddziaływania, taka asymetria jest zgodna z przewidywaniami. Ale nie do końca. Bo choć Model Standardowy dopuszcza istnienie niewielkich różnic w zachowaniu materii i antymaterii, to różnice te są zbyt małe, by wyjaśnić dominację materii we Wszechświecie.
Dlatego każde odchylenie, nawet pozornie drobne, może być furtką do nowych odkryć. Odkryć — być może — zawierających cząstki i oddziaływania nieujęte w Modelu Standardowym. I które mogą wyjaśnić, dlaczego nie zostaliśmy unicestwieni zaraz po narodzinach.
Zjawisko asymetrii materia-antymateria nie jest — wbrew pozorom — nowe. Wcześniej zaobserwowano je w przypadku mezonów — cząstek składających się z kwarka i antykwarka. Istniały także podejrzenia różnic w zachowaniu neutrin i antyneutrin, które mogą podróżować np. z różną prędkością i różnić się oscylacjami. Ale dotychczas brakowało danych dotyczących cząstek, które stanowią trzon zwykłej materii.
Bariony są głównymi budulcami tego, co obserwujemy jako materia: protony i neutrony należą do tej rodziny. Właśnie dlatego wyniki w ramach LHCb są tak istotne. To pierwsze potwierdzenie, że asymetria może zachodzi również w rozpadach barionów. Czyli w samym sercu tego, co nazywamy istnieniem.
LHCb to jedno z najbardziej precyzyjnych narzędzi badawczych dostępnych współczesnej nauce. Jego zespół — ponad 1800 naukowców z 24 krajów — analizuje dane z milionów zderzeń cząstek w poszukiwaniu subtelnych niezgodności ze znanymi modelami. W tym przypadku różnica w tempie rozpadu barionów i antybarionów nie jest li tylko ciekawostką. To trop. I to niesamowicie dobry.
I tak należy traktować to odkrycie: nie jako odpowiedź, lecz jako otwarcie drzwi. Drzwi, za którymi mogą kryć się odpowiedzi na naprawdę istotne pytania. Takie, które nie tyle zaprzeczą Modelowi Standardowemu, ile go dopełnią.
Czytaj również: Antymateria będzie mieć przed nami coraz mniej tajemnic. Fizycy zacierają ręce
Nie wiemy jeszcze, gdzie nas to zaprowadzi. Ale pewne jest jedno: "nasza" materia musiała w pewnym momencie "zagrać na kodach". I chyba zaczynamy rozumieć, w jaki sposób to się odbyło.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
