Les physiciens du CERN travaillant avec le détecteur LHCb ont découvert les premières différences possibles entre la matière et l'antimatière, expliquant pourquoi il n'y a presque pas d'antimatière dans l'Univers moderne, selon un article publié dans la revue Nature Physics.
On pense que dans les premiers instants après le Big Bang, il y avait une quantité égale de matière et d'antimatière. Aujourd'hui, le monde est rempli de matière, et ce fait est un mystère physique, puisque les particules de matière et d'antimatière auraient dû se détruire au moment où elles sont apparues dans la «soupe» de quark du futur Univers. Par conséquent, la question se pose - où l'antimatière a-t-elle «disparu» et pourquoi l'Univers existe-t-il.
Aujourd'hui, les scientifiques tentent de trouver une réponse à cette question de deux manières - en simulant les conditions qui existaient pendant le Big Bang, y compris à l'aide d'accélérateurs de particules, et aussi en comparant les propriétés fondamentales de la matière et de l'antimatière. Au cours des 50 dernières années, aucune différence significative dans leurs propriétés n'a été trouvée, c'est pourquoi de nombreux physiciens ont commencé à chercher des réponses exotiques au mystère de la disparition de l'antimatière dans le processus d'expansion de l'Univers et dans les propriétés de la "particule de Dieu", le boson de Higgs.
Nicola Neri de l'Université de Milan (Italie) et ses collègues de la collaboration LHCb, dont des dizaines de physiciens russes, revendiquent la découverte possible de telles différences dans le comportement de la matière et de l'antimatière dans les données collectées par l'instrument LHCb lors de la première saison du Grand collisionneur de hadrons après l'avoir redémarré en mai 2015.
L'attention des scientifiques a été attirée par les bizarreries dans les désintégrations des soi-disant baryons lambda - des particules super lourdes constituées de deux quarks légers et d'un quark lourd. Dans certains cas rares, ces particules se désintègrent en quatre parties - trois pi-mésons et un proton, et dans d'autres cas encore plus rares - en deux kaons, un pi-méson et un proton.
La nature et la fréquence de ces désintégrations, comme le notent les scientifiques, devraient être approximativement les mêmes pour les particules et les antiparticules, cependant, les données expérimentales du LHC montrent que le "modèle" du mouvement des produits de désintégration dans certains cas différait de 10 à 20% de l'image généralement acceptée du modèle standard de physique dans ces cas où les baryons anti-lambda se sont désintégrés. Cette asymétrie, selon les physiciens, indique une asymétrie similaire de force dans les propriétés des particules impliquées dans le processus de désintégration.
Jusqu'à présent, cette observation n'est pas une découverte - les physiciens ont réussi à enregistrer seulement six mille cas de désintégration des baryons lambda selon ces scénarios, et le niveau de confiance de cette découverte est de 3,3 sigma (0,1% de la probabilité d'une coïncidence ou d'une erreur de mesure). En physique des particules, seules les observations qui atteignent un niveau de confiance de 5 sigma sont considérées comme une découverte et, par conséquent, jusqu'à présent, les calculs de Neri et de ses collègues ne sont qu'un indice sérieux de découverte.
D'autre part, selon la revue Symmetry, les scientifiques promettent de publier prochainement des résultats de mesure mis à jour, construits en tenant compte des données que LHCb et l'ensemble du grand collisionneur de hadrons ont réalisé de janvier à novembre de l'année dernière. Si ces données initiales sont confirmées, alors il sera possible de dire que les scientifiques sont vraiment près de résoudre l'un des principaux mystères de l'Univers, lié à l'existence de l'humanité en particulier et de toute la matière en général.
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«Nous avons prouvé que nous sommes à l'aube de découvertes étonnantes. Notre détecteur est si sensible que nous pouvons maintenant commencer une recherche systématique de l'asymétrie de la matière et de l'antimatière dans d'autres baryons lourds. Nos capacités se développeront encore plus avec la mise à jour du détecteur en 2018 », conclut Neri.
