Десятилетиями учёные пытались понять, почему материя доминирует над антиматерией во Вселенной. Ключевым понятием в этом поиске является CP-нарушение — различие в поведении частиц и их античастиц.
CP-нарушение возникает, когда частицы и их антиматерийные аналоги ведут себя неидентично при преобразованиях заряда (C) и чётности (P). На практике определённые распады происходят чаще, чем их CP-сопряжённые, из-за интерференции между фазами слабого и сильного взаимодействий. Эта асимметрия критически важна для объяснения дисбаланса между материей и антиматерией в нашей Вселенной.
Предыдущие исследования выявили неожиданно сильные эффекты CP-нарушения в распадах очарованных мезонов, однако результаты для распадов очарованных барионов оставались неоднозначными. Чтобы устранить этот пробел, профессор Сяо-Ган Хэ и доктор Чиа-Вэй Лю из Института Цзун-Дао Ли (TDLI) при Шанхайском университете Цзяотун провели систематический анализ. Используя теорию симметрии ароматов SU(3) в сочетании с каркасом перерассеяния конечных состояний, они предсказали значительно более сильные эффекты CP-нарушения в распадах очарованных барионов, чем оценивалось ранее.
Барион — это субатомная частица, состоящая из трёх кварков, связанных сильным ядерным взаимодействием. Он обладает барионным числом +1, что отличает его от мезонов. Протоны (uud) и нейтроны (udd) — самые лёгкие барионы, формирующие атомные ядра, в то время как более тяжёлые барионы включают странные, очарованные или прелестные кварки и распадаются на более лёгкие.
Исследование подчёркивает роль перерассеяния конечных состояний в CP-нарушении. Этот процесс допускает вторичные взаимодействия между частицами, которые генерируют сильные фазы, необходимые для возникновения CP-нарушения. Согласно их выводам, асимметрия материя-антиматерия в распадах очарованных барионов может достичь уровня одной тысячной, что значительно превышает более ранние теоретические ожидания.
TDLI, основанный в 2017 году, сосредоточен на развитии фундаментальных физических исследований. Профессор Хэ, возглавляющий подразделение физики частиц и ядерной физики, пояснил: «Исследование CP-нарушения очарованных частиц открывает новые пути для экспериментальных изысканий и даёт более глубокое понимание фундаментальных механизмов, лежащих в основе асимметрии материи и антиматерии во Вселенной. Оно предоставляет важные возможности для дальнейших проверок Стандартной модели и потенциальных открытий новой физики».
Стандартная модель объясняет, как взаимодействуют основные строительные блоки материи под действием четырёх фундаментальных сил — гравитации, электромагнетизма, сильного ядерного взаимодействия и слабого ядерного взаимодействия.
Теперь эти предсказания ожидают экспериментального подтверждения. Существующие установки, такие как BESIII в Китае, LHCb в ЦЕРН и Belle II в Японии, уже обладают определёнными возможностями для обнаружения CP-нарушения в распадах очарованных частиц. В перспективе запланированный в Китае Супер-Тау-Чарм Фасилити (STCF) должен обеспечить повышенную чувствительность, что позволит проводить более точные измерения.
Данное исследование представляет собой шаг вперёд в понимании одного из самых фундаментальных вопросов физики: почему материи существует в большем изобилии, чем антиматерии. Указывая на более сильные эффекты CP-нарушения в очарованных барионах, работа предлагает новые направления для экспериментов и потенциальные сведения о физике за пределами Стандартной модели.
Источник: Science China Press
Эта статья была сгенерирована с помощью ИИ и отредактирована. В соответствии с Разделом 107 Закона об авторском праве 1976 года, этот материал используется в целях новостного освещения. Добросовестное использование — это использование, разрешённое статутом об авторском праве, которое в противном случае могло бы являться нарушением.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Sayan Sen
