De Beijing Spectrometer (BESIII) Collaboration heeft een nieuwe methode gerapporteerd voor het met extreme gevoeligheid onderzoeken van verschillen tussen materie en antimaterie. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature op 2 juni

In de deeltjesfysica heeft elk soort deeltje een corresponderend antideeltje. De standaard oerknaltheorie vertelt ons dat het heelal in het begin dezelfde hoeveelheid materie en antimaterie had moeten hebben. Alle beschikbare gegevens wijzen er echter op dat het waarneembare heelal voornamelijk bestaat uit baryonen in plaats van antibaryonen, wat de wetenschappelijke gemeenschap al meer dan een halve eeuw voor een raadsel houdt. Volgen materie en antimaterie verschillende natuurkundige wetten?

Tegenwoordig geloven natuurkundigen dat om de dynamische oorsprong van baryon-antibaryon-asymmetrie te verklaren, de natuurwetten processen moeten accommoderen die ladingsconjugatie en pariteitssymmetrie (CP) schenden. Kort gezegd betekent CP-symmetrie dat deeltjes en antideeltjes dezelfde wetten volgen. De vervalpatronen van deeltjes en antideeltjes moeten bijvoorbeeld hetzelfde zijn. Om baryon-antibaryon-asymmetrie te verklaren, moet de CP-symmetrie in een grotere mate worden geschonden dan voorspeld door het tot nu toe immens succesvolle standaardmodel van de deeltjesfysica.

Onderzoekers van de BESIII-samenwerking hebben vreemde baryons uitgebuit om licht te werpen op CP-schending. De vreemde baryonen bestaan ​​uit drie quarks, net als protonen, maar bevatten een of meer zwaardere en onstabiele vreemde quarks. Door het verval van de vreemde quark te observeren, kan de spinoriëntatie van de baryon worden bepaald.

Bij BESIII worden systemen van dubbel-vreemde baryon-antibaryon-paren gecreëerd in elektronenannihilaties met positronen. De nieuwe resultaten laten zien dat de baryon-antibaryon-paren die worden geproduceerd een voorkeursrichting hebben.

Bovendien zijn de spinrichting van de baryon en antibaryon gecorreleerd vanwege kwantumverstrengeling. Het bestuderen van hoekverdelingen van de vervalproducten van dergelijke systemen maakt een scheiding mogelijk van de bijdrage van CP-schendende processen die worden beschreven door de niet-nulwaarde van de zogenaamde zwakke fase. Deze fase was nooit direct gemeten tot dit resultaat door BESIII zoals beschreven in de Natuur artikel.

Hoewel er geen teken van CP-overtreding werd waargenomen in het geanalyseerde gegevensmonster, kan deze experimentele methode worden toegepast op grotere gegevenssets die zijn verzameld bij BESIII of in toekomstige faciliteiten. De onderzoekers hoopten een CP-overtredingssignaal te kunnen waarnemen van een omvang die de voorspellingen van het standaardmodel bevestigt of uitsluit.

Het BESIII-experiment wordt georganiseerd door het Institute of High Energy Physics van de Chinese Academie van Wetenschappen in Peking, China en is in 2009 gestart. BESIII is een internationale samenwerking bestaande uit ongeveer 500 natuurkundigen uit 17 verschillende landen in Azië, Europa en Amerika . + Verder verkennen

BESIII-experiment:zoek naar nieuwe fysica in charme-energieregio, voortgang en vooruitzicht