Procurar a anti-matéria

À procura da anti-matéria

The Big Bang deve ter criado a matéria ea antimatéria em quantidades iguais no universo. Então, por que não vemos mais a antimatéria ?

A assimetria entre matéria e antimatéria

The Big Bang deve ter criado a matéria ea antimatéria em quantidades iguais no início do Universo . No entanto , hoje , o que percebemos , a partir da menor forma de vida na Terra para as estrelas mais massivas , é composto quase inteiramente de matéria. Comparativamente, não há muito para ver antimatéria. Alguma coisa tinha que fazer pender a balança . Um dos maiores desafios da física é determinar o que aconteceu com a antimatéria , ou, em outras palavras, por que há uma assimetria entre matéria e antimatéria .

Partículas de antimatéria tem a mesma massa que os seus homólogos da matéria , mas carregam uma carga oposta . Assim, o pósitron, antipartícula de carga positiva é o elétron de carga negativa . As partículas de matéria e antimatéria são sempre produzidas como um par, e quando eles entram em contato, elas se aniquilam mutuamente , deixando para trás apenas pura energia. Durante as primeiras frações de segundo após o Big Bang, o Universo e quente e denso estava agitada : os pares partícula - antipartícula eram constantemente aparecem e desaparecem .

Se a matéria e antimatéria foram criadas e destruídas em conjunto , parece que o universo deve conter nada mais que a energia residual. No entanto, uma pequena parte do material - cerca de uma partícula em um bilhão - conseguiu sobreviver . É esse material que nós vemos hoje . Nas últimas décadas, os físicos aprenderam com as experiências de física de partículas , as leis da natureza não se aplicam igualmente a matéria e antimatéria . Eles gostariam de saber o porquê.

Os pesquisadores descobriram que as partículas espontaneamente se transformam em suas antipartículas ( disse que estão a oscilar ) vários milhões de vezes por segundo antes de decair . Um elemento desconhecido envolvidos neste processo no início do universo poderia ter feito essas partículas se desintegram oscilação geralmente sob a forma de matéria na forma de antimatéria.

Vamos correr como um top de uma moeda sobre uma mesa. A sala tem a capacidade de cair face lateral ou caudas , mas você não pode determinar quem enfrentará semelhante ao fim até que seja realmente resolvido. A probabilidade de que a moeda cai caudas , ou da face lateral , é de 50 %. Então, se nós viramos peças suficientes exatamente da mesma maneira , metade vai cair no próximo pilha e caudas meia . Do mesmo modo , a metade das partículas oscilam no universo precoce deve ter desintegrado na forma de matéria, e a outra metade na forma de anti-matéria.

Mas o que se fazer rolo em cima da mesa uma bola especial capaz de cair todo o lado voltado para os quartos, o sistema será interrompido. Haverá mais de que o lado voltado para o lado da bateria. Do mesmo modo, os cientistas acreditam que um mecanismo desconhecido interferiu com a oscilação de partículas para provocar uma ligeira maioria deles a desintegrar-se como material.

Para encontrar informações sobre o que poderia ter sido esse processo, os físicos para estudar as sutis diferenças de comportamento entre as partículas de matéria e antimatéria criadas nas colisões próton-próton no LHC alta energia. Este estudo irá ajudá-los a entender melhor por que o nosso universo é preenchido com a matéria.

ALICE estuda o plasma de quarks e glúons, um estado da matéria que existia logo após o Big Bang

A colaboração LHCb no CERN apresentou hoje a revista Physical Review Letters um artigo relatando a primeira observação de uma assimetria entre matéria e antimatéria no decaimento de uma partícula chamada B0S. Esta propriedade foi para o tempo observado em apenas três partículas subatômicas.

Pensa-se que matéria e antimatéria teriam existido em quantidades iguais nos primeiros instantes do universo. Hoje, porém, o universo é composto, principalmente, de material parece. Ao estudar as sutis diferenças entre as partículas e antipartículas, os experimentos do LHC procuram explicar a preponderância da matéria sobre a anti-matéria.

A experiência LHCb tem agora observado assimetria entre matéria e antimatéria , conhecida como a violação de carga-paridade ( CP ) nas decai B0S uma partícula neutra . Estes resultados são baseados na análise de dados coletados pelo experimento em 2011. " A descoberta de assimetria no B0ss'accompagne partícula uma significância estatística de mais de 5 sigma - um resultado possível somente através de grandes quantidades de dados a partir das capacidades do detector LHCb LHC e identificação das partículas, diz Pierluigi Campana , porta-voz da colaboração LHCb . As experiências anteriores de outras instituições não tinha sido capaz de acumular uma grande quantidade suficiente de decai B0S . "

A violação da simetria CP foi observada pela primeira vez em 1960 , o Laboratório de Brookhaven (Estados Unidos) , em partículas neutras chamado kaons . Quarenta anos mais tarde sobre , as experiências no Japão e nos Estados Unidos observaram o mesmo fenômeno para uma outra partícula , o méson B0 . Mais recentemente , as experiências com as chamadas fábricas B e O experimento LHCb no CERN observaram que o méson B + teve também uma violação de CP .


Todos esses fenómenos são devidos a violação CP no Modelo Padrão, no entanto, algumas diferenças interessantes exigem estudos mais detalhados. "Sabemos também que a soma dos efeitos devido à violação de CP no Modelo Padrão é muito pequena para explicar a preponderância da matéria no Universo, diz Pierluigi Campana. Todas as vezes, que estudamos os efeitos da violação CP, nós procuramos as peças que faltam do quebra-cabeça que pode confirmar a teoria e colocar-nos no caminho da física além do Modelo Padrão. "

A sonata da anti-matéria

Por Cian O'Luanaigh

Em um artigo recente a colaboração LHCb no CERN descreve como ela observou duas partículas do estado da matéria do que antimatéria e vice- versa. Colaboração de dados foram transformados em som, o que lhe permite ouvir música del'antimatière .

Cada partícula fundamental tem uma antipartícula correspondente. Partículas de antimatéria tem a mesma massa que os seus homólogos no campo , mas tem a carga elétrica oposta. Embora a maior parte das partículas de existir quer como matéria ou antimatéria , alguns dos quais podem passar de um estado para outro.

B0 e B0S têm esta característica. Eles variam em seu efeito entre o estado de matéria e antimatéria que até 3 milhões de vezes por segundo. Se esta frequência foi directamente expresso como a frequência acústica de uma nota musical , o som seria demasiado agudo para o ouvido humano pode perceber . A colaboração LHCb , portanto, reduzida vários milhões de vezes , para que possamos ouvir a oscilação.

No vídeo abaixo , uma faixa azul acontecendo na tela da esquerda para a medida certa de ouvir , o que permite que você veja qual área do gráfico que você está ouvindo . No início , você vai ouvir um fundo indistinto som : é flutuações aleatórias das outras partículas no detector LHCb . Os dois picos mostrados no gráfico correspondem entretanto partículas B0 e B0S . Primeiro você ouve o som produzido pelas fortes oscilações B0 - B0 , então o fundo e, finalmente , o som produzido por oscilações B0S - B0S . As oscilações B0S - B0S , que têm uma frequência mais alta , são mais difíceis de observar experimentalmente , o que explica que os seus associados que é mais fraco .