I fisici del CERN che lavorano con il rilevatore LHCb hanno trovato le prime possibili differenze tra materia e antimateria, spiegando perché non c'è quasi nessuna antimateria nell'Universo moderno, secondo un articolo pubblicato sulla rivista Nature Physics.
Si ritiene che nei primi istanti dopo il Big Bang ci fosse una pari quantità di materia e antimateria. Oggi il mondo è pieno di materia, e questo fatto è un mistero fisico, poiché le particelle di materia e antimateria avrebbero dovuto distruggersi a vicenda nel momento in cui sono apparse nella "zuppa" di quark del futuro Universo. Pertanto, sorge la domanda: dove è "scomparsa" l'antimateria e perché esiste l'Universo.
Oggi gli scienziati stanno cercando di trovare una risposta a questa domanda in due modi: simulando le condizioni che esistevano durante il Big Bang, incluso l'uso di acceleratori di particelle, e anche confrontando le proprietà fondamentali della materia e dell'antimateria. Negli ultimi 50 anni non sono state riscontrate differenze significative nelle loro proprietà, motivo per cui molti fisici hanno iniziato a cercare risposte esotiche al mistero della scomparsa dell'antimateria nel processo di espansione dell'Universo e nelle proprietà della "particella di Dio", il bosone di Higgs.
Nicola Neri dell'Università degli Studi di Milano (Italia) ei suoi colleghi della collaborazione LHCb, tra cui decine di fisici russi, sostengono la possibile scoperta di tali differenze nel comportamento della materia e dell'antimateria nei dati raccolti dallo strumento LHCb durante la prima stagione del Large Hadron Collider dopo averlo riavviato nel maggio 2015.
L'attenzione degli scienziati è stata attirata dalle stranezze nel decadimento dei cosiddetti lambda barioni - particelle superpesanti costituite da due quark leggeri e un quark pesante. In alcuni rari casi, queste particelle decadono in quattro parti - tre mesoni pi e un protone, e in altri casi ancora più rari - in due caoni, un mesone pi e un protone.
La natura e la frequenza di questi decadimenti, come notano gli scienziati, dovrebbero essere approssimativamente le stesse per le particelle e le antiparticelle, tuttavia, i dati sperimentali dell'LHC mostrano che il "modello" del movimento dei prodotti di decadimento in alcuni casi differiva del 10-20% dall'immagine generalmente accettata del modello standard di fisica in quelli casi in cui i barioni anti-lambda sono decaduti. Questa asimmetria, secondo i fisici, indica una simile asimmetria di forza nelle proprietà delle particelle coinvolte nel processo di decadimento.
Finora, questa osservazione non è una scoperta: i fisici sono riusciti a registrare solo seimila casi di decadimento dei lambda barioni secondo questi scenari, e il livello di confidenza di questa scoperta è 3,3 sigma (0,1% della probabilità di una coincidenza o errore di misurazione). Nella fisica delle particelle, solo quelle osservazioni che raggiungono un livello di fiducia di 5 sigma sono considerate una scoperta, e quindi, finora, i calcoli di Neri e dei suoi colleghi sono solo un serio suggerimento di una scoperta.
D'altra parte, secondo la rivista Symmetry, gli scienziati promettono di pubblicare presto risultati di misurazione aggiornati, costruiti tenendo conto dei dati che LHCb e l'intero Large Hadron Collider hanno condotto da gennaio a novembre dello scorso anno. Se questi dati iniziali saranno confermati, allora sarà possibile affermare che gli scienziati sono davvero vicini a risolvere uno dei principali misteri dell'Universo, associato all'esistenza dell'umanità in particolare e di tutta la materia in generale.
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“Abbiamo dimostrato di essere sull'orlo di scoperte sorprendenti. Il nostro rilevatore è così sensibile che ora possiamo iniziare una ricerca sistematica dell'asimmetria tra materia e antimateria in altri barioni pesanti. Le nostre capacità si espanderanno ulteriormente con l'aggiornamento del rilevatore nel 2018 , conclude Neri.
