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Descubrimiento de una diferencia espectacular entre materia y antimateria

ciencia Descubrimiento de una diferencia espectacular entre materia y antimateria

¿Qué es la mecánica cuántica? (Junio 2019).

Anonim

Nuevos resultados anunciados por físicos del experimento BABAR conducidos en el Stanford Linear Accelerator Center (Slac, California) por una colaboración internacional, involucrando laboratorios del Instituto Nacional del CNRS para Física Nuclear y Partículas (IN2P3) y la Rama de Ciencias de Materiales de CEA. Estos resultados demuestran una diferencia dramática en el comportamiento entre la materia y la antimateria.

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El detector BABAR de Slac
Crédito: //www.cnrs.fr

Al comienzo de su historia, durante el dubig-bang, el Universo tenía tanta antimateria como antimateria. Sin embargo, todas las observaciones muestran que el Universo en el que vivimos hoy consiste solo de materia. ¿Qué pasó con la antimateria? Las diferencias sutiles en el comportamiento entre la materia y la antimateria (una violación de la simetría CP1) son sin duda responsables de la brecha que se ha desarrollado en la historia del Universo entre las proporciones de materia y antimateria. Sin embargo, el conocimiento actual de estas diferencias es incompleto y aún no proporciona una comprensión de por qué la materia se ha apoderado de la antimateria.

Un primer caso de violación de CP fue descubierto en 1964 2.Desde entonces, esta investigación se persigue activamente, especialmente con el experimento BABAR. La importancia de su participación se enfatizó cuando, en 1967, el físico ruso Andrei Sakharova demostró que la violación del PC es una de las tres condiciones necesarias para explicar proporciones desiguales de materia y antimateria en el Universo.

El acelerador Slac PEP-II provoca colisiones entre electrones y antielectrones (positrones) que producen en abundancia, en pares, partículas exóticas y pesadas, llamadas mesones Bet de anti-B. Estos objetos raros tienen una vida útil corta y, a su vez, se descomponen en partículas subatómicas más ligeras, como piones y kaones B que el experimento BABAR puede detectar.

Si no hubiera diferencia entre materia y antimateria, los mesones B y B se desintegrarían exactamente en el mismo patrón. Sin embargo, esta nueva medida de BABAR demuestra la existencia de un caso en el que las tasas de desintegración son muy diferentes. Al examinar cuidadosamente las desintegraciones de más de 200 millones de pares de B y anti-B, los experimentadores encontraron 910 desintegraciones del mesón B en un kaon y un pión, en comparación con solo 696 desintegraciones del mesón B: uno resultado que indica claramente una asombrosa asimetría de comportamiento entre la materia y la antimateria.

Si bien BABAR y otros experimentos ya han observado las asimetrías entre la materia y la antimateria, esta es la primera vez que aparece una diferencia en el conteo simple de desintegraciones de bloques B y B, que es el sello distintivo el fenómeno de violación directa de CP Además, esta nueva observación, que muestra una frecuencia de desintegración del mesón B superior al 13% de la del mesón anti-B, revela un efecto mucho mayor -cerca de 100.000 veces más fuerte- que lo que ocurre de manera similar con los kaones.

Este descubrimiento se debe en gran parte al extraordinario rendimiento del acelerador PEP-II de Slac, que actualmente opera a una intensidad tres veces mayor que la que se obtendría por construcción, y a la eficiencia operativa del detector BABAR capaz de 98% de las colisiones Este emocionante resultado, que prueba un mecanismo clave en la estructura y el comportamiento de la materia, es un avance significativo en la identificación de elementos que pueden explicar el problema de la "desaparición" de la antimateria.

Nota:

La simetría CP corresponde al producto de dos simetrías: la conjugación de carga C que asocia una partícula a su partícula, de la misma masa de carga opuesta, y la paridad P, que transforma una partícula en su imagen en un espejo.
2 por James Christenson, René Turlay, James Cronin, Val Fitch, que le valió a los dos últimos un Premio Nobel.

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