Ny möjlighet att mäta varför något finns
Nu har partikelfysiken ett nytt verktyg för att undersöka varför det finns materia i universum.
Bild: Piotr Kupsc/BESIII collaboration
En stor internationell forskargrupp har gjort en precisionsmätning på partiklar, med en ny metod som grundar sig på teoretiskt arbete av fysiker vid Uppsala universitet. Mätningen visar att metoden fungerar för att leta efter en av de mekanismer som kan skapa obalans mellan partiklar och antipartiklar, som annars förintar varandra – alltså orsaken till att det finns något i stället för ingenting alls i universum.
I den kända fysiken bildas materia och antimateria i lika stora mängder, men det saknas en förklaring till hur det kommer sig att vår värld innehåller mer materia än antimateria.
Forskarna använder en kinesisk acceleratoranläggning, där elektroner kolliderar med sina antipartiklar, som kallas positroner. Då bildas en typ av partiklar som kallas lambda-hyperoner. Hyperonerna är uppbyggda av kvarkar och liknar atomkärnans neutroner, bortsett från att en av kvarkarna är tyngre än de som finns i neutronerna.
– Vi jämför sönderfallsmönstren för hyperonen och antihyperonen, berättar Karin Schönning vid Uppsala universitet, som är en av medförfattarna till forskningsrapporten.
Resultatet är den hittills mest precisa mätningen i den här typen av process. Det är ett viktigt resultat, även om forskarna inte kunde se någon avvikelse från symmetrin. Nu har de visat att metoden hjälper dem att få ut mer av sina data, och det kan leda till ännu bättre mätningar i framtiden. Nya experiment är redan på gång.
– Det är en milstolpe, säger Karin Schönning.
Som en extra bonus gav det här experimentet ett helt nytt resultat för en konstant som anger hur partiklarna rör sig efter hyperonens sönderfall. Det visar sig att det värde forskarna uppmätt skiljer sig med 17 procent från det värde som fysiker har använt i decennier. Om det nya värdet accepteras och bekräftas av andra fysiker kommer det att bli till nytta i fortsatta partikelexperiment.
Assymmetri mellan materia och antimateria
Den dominerande idén om hur det kan bildas mer materia än antimateria formulerades på 1960-talet av den sovjetiske fysikern Andrei Sacharov, som senare även fick Nobels fredspris. Enligt hans modell måste tre kriterier vara uppfyllda. Ett av kriterierna är att det finns processer som bryter mot en symmetri som kallas CP – en förkortning för laddnings- och paritetssymmetri. Den innebär att fysiken ser likadan ut om en partikels laddning (C) inverteras så att partikeln ersätts med sin antipartikel, samtidigt som alla rumskoordinater byter riktning (P).
Små brott mot CP-symmetrin har hittats i flera olika reaktioner, men inget av dem är stort nog för att förklara obalansen mellan materia och antimateria.
