Vandaag, 2 augustus 2004, hebben deeltjesfysici uit het VK en de rest van de wereld die aan het BABAR-experiment in het Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) in de VS werken, spannende nieuwe resultaten aangekondigd die een dramatisch verschil in het gedrag van materie en antimaterie aantonen. Hun ontdekking kan helpen verklaren waarom het heelal waarin we leven door materie wordt gedomineerd, in plaats van dat het gelijke delen materie en antimaterie bevat.
SLAC's PEP-II-versneller brengt elektronen en hun antimaterie-tegenhangers, positronen, in botsing om een overvloed aan exotische zware deeltjes- en anti-deeltjesparen te produceren die bekend staan als B- en anti-B-mesonen. Deze zeldzame vormen van materie en antimaterie zijn van korte duur en vervallen op hun beurt tot andere lichtere subatomaire deeltjes, zoals kaons en pionen, die te zien zijn in het BABAR-experiment.
“Als er geen verschil was tussen materie en antimaterie, zouden zowel het B-meson als het anti-B-meson exact hetzelfde patroon van verval vertonen. Onze nieuwe meting laat echter een voorbeeld zien van een groot verschil in vervalsnelheden. ” zei Marcello Giorgi van SLAC, Universiteit van Pisa en INFN, woordvoerder van BABAR.
Door het verval van meer dan 200 miljoen paar B- en anti-B-mesonen te doorzoeken, hebben onderzoekers een opvallende materie-antimaterie-asymmetrie ontdekt. "We vonden 910 voorbeelden van het verval van het B-meson tot een kaon en een pion, maar slechts 696 voorbeelden voor de anti-B", legt Giorgi uit. "De nieuwe meting is vooral het resultaat van de uitstekende prestaties van SLAC's PEP-II-accelerator en de efficiëntie van de BABAR-detector. De accelerator werkt nu op driemaal de ontwerpprestaties en BABAR kan ongeveer 98% van de botsingen registreren. ”
Terwijl BABAR en andere experimenten eerder materie-antimaterie-asymmetrieën hebben waargenomen, is dit de eerste keer dat er een verschil is gevonden door eenvoudig het aantal verval van B- en anti-B-mesonen te tellen tot dezelfde eindtoestand. Dit effect staat bekend als directe CP-schending en blijkt 13% te zijn; een soortgelijk effect treedt op voor verval van Kaons en antiKaons, maar alleen op het niveau van 4 delen per miljoen!
“Dit is een sterk, overtuigend signaal van directe CP-schending in B-verval, een soort materie-antimaterie-asymmetrie die naar verwachting zou bestaan maar nog niet eerder is waargenomen. Met deze ontdekking komt het volledige patroon van materie-antimaterie-asymmetrieën samen tot een coherent beeld. Ik ben erg opgewonden en blij omdat een van mijn postdoctorale studenten, Carlos Chavez die momenteel bij SLAC werkt, direct betrokken was. ” zei Christos Touramanis van de Universiteit van Liverpool.
Dan Bowerman, een lid van het BABAR-team van Imperial College, voegt toe: “Toen het universum begon met de oerknal, werden materie en antimaterie in gelijke hoeveelheden gecreëerd. Alle waarnemingen geven echter aan dat we in een universum leven dat alleen uit materie bestaat. Dus we moeten ons afvragen, wat is er met de antimaterie gebeurd? Het werk bij BABAR brengt ons dichter bij het beantwoorden van deze vraag. ”
Subtiele verschillen tussen het gedrag van materie en antimaterie moeten verantwoordelijk zijn voor de onbalans tussen materie en antimaterie die zich in ons universum heeft ontwikkeld. Maar onze huidige kennis van deze verschillen is onvolledig en onvoldoende om de waargenomen materiedominantie te verklaren. CP-schending is een van de drie voorwaarden die de Russische natuurkundige Andrei Sacharov heeft geschetst om de waargenomen onbalans van materie en antimaterie in het universum te verklaren.
Professor Ian Halliday, Chief Executive van de Particle Physics and Astronomy Research Council, die de Britse deelname aan BABAR financiert, zei: 'We begrijpen nog steeds niet volledig hoe de materie die het universum domineerde waarin we leven, is geëvolueerd. Dit nieuwe resultaat en recente gerelateerde metingen in BABAR en andere experimenten over de hele wereld hebben ons begrip op dit gebied echter aanzienlijk verbeterd. Er is nog veel te ontdekken en te leren over deze fundamentele kwestie. '
Oorspronkelijke bron: PPARC-persbericht
