|
Είναι το πιο μεγάλο μυστήριο στη φυσική - που πήγε όλη η
αντιύλη; Όμως τώρα μια ομάδα φυσικών υποστηρίζει ότι έχει βρει τον
πρώτο υπαινιγμό της απάντησης σε κάποια πειραματικά στοιχεία. Τα
συμπεράσματα θα μπορούσαν να επισημάνουν μια σημαντική ρωγμή στο
Καθιερωμένο Πρότυπο, το θεωρητικό οικοδόμημα που περιγράφει τα
θεμελιώδη σωματίδια και
δυνάμεις της φύσης.
Στις πρώτες του ημέρες ο Κόσμος ήταν ένα καζάνι ακτινοβολίας και
ίσων ποσοτήτων ύλης και αντιύλης. Καθώς ψύχθηκε, όλη η αντιύλη εξαϋλώθηκε
κατά τις συγκρούσεις της με την ύλη - αλλά για
κάποιους λόγους οι αναλογίες κατέληξαν να είναι ασύμμετρες, αφήνοντας μερική από
την ύλη άθικτη. Οι φυσικοί νομίζουν ότι η εξήγηση για το
φαινόμενο αυτό οφείλεται στην ασθενή
πυρηνική δύναμη, η οποία διαφέρει από τις άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις
επειδή δεν δρα εξίσου στην ύλη και αντιύλη. Αυτή η
ασυμμετρία, που ονομάζεται παραβίαση CP, θα μπορούσε να επιτρέψει στην ύλη να επιζήσει
έτσι ώστε να διαμορφώσει τα στοιχεία, τα αστέρια και τους γαλαξίες που
βλέπουμε σήμερα.
Το Καθιερωμένο Πρότυπο, η καλύτερη προσπάθεια μέχρι τώρα για να περιγράψουμε τη
δομή του Κόσμου, αποτυγχάνει να εξηγήσει πλήρως την παραβίαση CP. Βέβαια
υπάρχουν πολλές
εναλλακτικές θεωρίες που υποστηρίζουν ότι έχουν την απάντηση, όπως εκείνες που
ενσωματώνουν την υπερσυμμετρία, τις πρόσθετες διαστάσεις και έως τώρα τις
απαρατήρητες δυνάμεις. Εντούτοις, αυτές οι θεωρίες επικαλούνται συχνά νέα
σωματίδια, και
πειράματα στα οποία πρέπει να εμφανιστούν τα στοιχεία αυτά.
Οι φυσικοί σωματιδίων έχουν από παλιά μια ιδέα ότι μπορούν να βρεθούν τέτοιες
αποδείξεις
στο σωματίδιο μεσόνιο Bs, το οποίο περιλαμβάνει ένα
αντικουάρκ πυθμένιο (bottom) μαζί με ένα παράξενο (strange) κουάρκ. Το μεσόνιο Bs είναι
ένα από μια χούφτα μεσονίων που
μετασχηματίζεται στο αντισωμάτιο του και επανεμφανίζεται πάλι 3 τρισεκατομμύρια
φορές
ανά δευτερόλεπτο προτού διασπαστεί σε άλλα σωματίδια.
Αυτές οι ταλαντώσεις (μετατροπές) μεταξύ της ύλης και αντιύλης στο μεσόνιο Bs
είναι μια καλή
θέση για να βρουν οι φυσικοί αποδείξεις ότι η παραβίαση CP υπερβαίνει το
Καθιερωμένο Πρότυπο.
Στον επιταχυντή σωματιδίων Tevatron του Fermilab στο Ιλλινόις,
δύο ομάδες επιστημόνων που δουλεύουν σε δύο ανταγωνιστικά πειράματα, το CDF και D-Zero, έχουν μελετήσει διάφορες ιδιότητες των μεσονίων Bs και
τις
ταλαντώσεις τους, αναλύοντας τα συντρίμμια που δημιουργούνται όταν
συγκρούονται πρωτόνια και αντιπρωτόνια. Ενώ κάθε πείραμα από μόνο του
έχει βρει ελάχιστους υπαινιγμούς ότι η παραβίαση CP είναι έξω από το Καθιερωμένο
Πρότυπο, οι πειραματικές αβεβαιότητες είναι πάρα
πολύ μεγάλες για να αποτελέσουν μια οριστική λύση, λέει ο Giovanni Punzi,
ένας φυσικός στο πανεπιστήμιο της Πίζας και ένας από τους
επικεφαλείς της ομάδας CDF για τα μεσόνια
B
Τώρα όμως ο Luca Silvestrini στο Εθνικό Ίδρυμα Πυρηνικής Φυσικής
(INFN) στη Ρώμη και οι συνάδελφοι του στην Ιταλία, τη Γαλλία και την
Ελβετία έχει κατορθώσει να μειώσει αυτές τις αβεβαιότητες. Με το
συνδυασμό των δημοσιευμένων αποτελεσμάτων των δύο ομάδων CDF και D-Zero, έχουν
δείξει ότι φαίνεται να υπάρχει πιο πολύ παραβίαση CP από όσο επιτρέπει το
Καθιερωμένο Πρότυπο. "Μπορούμε να πούμε με
πάνω από 99,7% πιθανότητα ότι η παραβίαση CP υπάρχει,"
λέει ο Silvestrini. Με άλλα λόγια, βρίσκεται μια νέα φυσική στις ταλαντώσεις
των μεσονίων. Η ομάδα του δεν μπορεί ακόμα
να πει ποιο είδος νέας φυσικής υπάρχει - γι αυτό θα χρειαστεί να δουλέψουν
κι άλλοι για να εξετάσουν εάν οι υπάρχουσες θεωρίες εξηγούν τα στοιχεία.
"Είναι τρομερά ενδιαφέρον προς το παρόν," πιστεύει ο Val Gibson,
ειδικός στη φυσική των μεσόνιων Β στο πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ.
"Εάν αυτό είναι αλήθεια, ανατρέπονται τα πάντα."
Ο Jacobo Konigsberg, επικεφαλής της συνεργασίας CDF, λέει ότι οι ερευνητές
του Tevatron είναι "προσεκτικά συγκινημένοι" για την ανάλυση. Επισημαίνει ότι
πρέπει να αναλυθούν περισσότερα στοιχεία ώστε να αποκλείσουν ένα στατιστικό
λάθος, που έχει συμβεί αρκετές φορές πριν στη σωματιδιακή φυσική.
Η πραγματική απόδειξη θα μπορούσε να έρθει μετά την έναρξη λειτουργίας του
νέου επιταχυντή LHC στο CERN. Το πείραμα LHC-b έχει σχεδιαστεί
κατά τέτοιο τρόπο ώστε να μελετήσει τα μεσόνια που περιέχουν bottom κουάρκ. "Το LHC-b θα κάνει μια σαφή μέτρηση μέσα σε δύο
μήνες," τονίζει ο Gibson. |
