Матерія проти антиматерії: ЦЕРН вирішив загадку фізики елементарних частинок

Науковці з ЦЕРН використали ШІ та вперше виявили докази асиметрії матерії та антиматерії. За словами вчених, вони змогли розсунути межі того, чого можна досягти за допомогою детекторів частинок, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У фізиці елементарних частинок для кожної частинки звичайної матерії має існувати частинка з антиматерії з прямо протилежними властивостями. Це основний принцип симетрії зарядової парності (CP).

Фізики вважають, що після того, як стався Великий вибух приблизно 13,8 млрд років тому, Всесвіт був наповнений рівною кількістю матерії та антиматерії. Але за мільярди років CP-симетрія не збереглася, і тепер звичайної матерії набагато більше, ніж антиматерії.

Вчені намагалися пояснити цю невідповідність за допомогою Стандартної моделі фізики елементарних частинок, але пояснення виявилися невдалими, що сприяло подальшим дослідженням цієї асиметрії.

На Великому адронному колайдері (ВАК) фізики спостерігали за мезонами. Це субатомні частинки, які складаються з однакової кількості кварків та антикварків. Вони розпадаються на легші частинки та перетворюються на антимезони і назад під час змішуванням мезонів.

Учені вирішили з'ясувати, чи відрізняється процес перетворення мезона на антимезон від процесу, що спричиняє зворотну дію. Для цього потрібно було підрахувати кількість частинок до розпаду і порівняти її в різних діапазонах тривалості процесу.

Для того, щоб точно відрізнити мезон від антимезона під час експериментів на БАК, фізики використовували ШІ. Зокрема, вони опрацювали інформацію про 500 000 розпадів дивного B-мезона на пару мюонів і заряджених каонів. B-мезон складається з дивного кварка і нижнього антикварка, тоді як мюон дуже схожий на електрон, але важить у 207 разів більше. Каон також є різновидом мезона.

Дані для обробки були отримані з двох експериментів на БАК і фізики об'єднали цю інформацію. Якщо дотримуватися CP-симетрії, чистий результат цих вимірювань мав бути нульовим. Але об'єднаний результат не був нульовим і виявився аналогічним прогнозам, які були зроблені з використанням Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Також результати збіглися з тими, що були отримані за допомогою детекторів частинок ATLAS і LHCb.

За словами фізиків, результати також були статистично значущими, оскільки вони відповідали порогу трьох сигм, який зазвичай використовують вчені. Таким чином фізики вперше отримали доказ порушення CP-симетрії під час розпаду дивного B-мезона.

Як уже писав Фокус, американська компанія почала створення ядерного двигуна для космічних кораблів, який дасть змогу дістатися до Марса всього за 2 місяці, а не за 9, як це можливо зараз.

Також Фокус писав про те, що на Сонці виникли потужні спалахи класу Х. Геомагнітна буря вже накрила Землю, але в результаті нового виверження на Сонці, може статися повторна її поява найближчими днями.