Ученые на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе совершили прорывное открытие, обнаружив асимметрию между материей и антиматерией в распадах бариона "красота-лямбда". Это первый случай наблюдения нарушения CP-инвариантности в барионах — частицах, из которых состоит видимая Вселенная.
Почему это важно
Нарушение CP-симметрии — ключевой механизм, объясняющий, почему после Большого взрыва материя преобладала над антиматерией. Без этого эффекта Вселенная состояла бы лишь из излучения. Однако предсказания Стандартной модели физики частиц не могут полностью объяснить наблюдаемую асимметрию.
"Разница в 2,45% между распадами бариона и антибариона с достоверностью 5,2 сигма — это золотой стандарт открытия в физике частиц"
Эксперимент LHCb и его результаты
Детектор LHCb, специализирующийся на изучении b-кварков ("красоты"), проанализировал данные 80 000 распадов beauty-лямбда барионов за период с 2009 по 2018 год. Ученые отслеживали характерные следы продуктов распада:
- Протон
- K-мезон
- Пара противоположно заряженных пионов
Статистическая значимость результата составила 5,2σ при погрешности всего 0,47%. Это впервые подтверждает CP-нарушение в барионах — частицах из трех кварков, составляющих основу видимой материи.
Что это значит для науки
Открытие дает новые возможности для поиска физики за пределами Стандартной модели. Ученые выделяют три ключевых направления:
- Уточнение параметров CP-нарушения в различных системах
- Поиск новых источников асимметрии материи-антиматерии
- Разработка теорий, объясняющих преобладание материи во Вселенной
Перспективы исследований
В 2030 году, после модернизации, БАК начнет новый цикл экспериментов с увеличенной светимостью. Это позволит:
- Собрать в 10 раз больше данных о распадах beauty-лямбда барионов
- Исследовать другие типы барионов на предмет CP-нарушения
- Проверить альтернативные теории, объясняющие барионную асимметрию
По словам представителя коллаборации LHCb Винченцо Ваньони: "Каждое новое измерение CP-нарушения — это возможность проверить Стандартную модель и найти следы новой физики".
Финансирование и международное сотрудничество
Эксперимент LHCb объединяет более 1400 ученых из 19 стран. Годовой бюджет проекта составляет около 50 млн евро. В 2025 году Россия подтвердила свое участие в модернизации детектора, выделив 1,2 млрд рублей на разработку новых систем регистрации частиц.
Открытие beauty-лямбда бариона продолжает серию прорывов БАК, начатую обнаружением бозона Хиггса в 2012 году. Ученые надеются, что дальнейшие исследования помогут раскрыть тайну происхождения материи во Вселенной.