Fyzici objavili stopu k novej realite: záhadná častica práve porušila zákony, ktoré poznáme
Na samom počiatku času, v okamihu Veľkého tresku, mal vesmír vzniknúť ako dokonale symetrické miesto. Pre každú časticu hmoty mala vzniknúť jej presná kópia v podobe antičastice. Táto symetria však v sebe skrýva paradox: keď sa hmota stretne s antihmotou, navzájom sa anihilujú v oslnivom záblesku čistej energie. Ak by platili zákony, ako im rozumieme, vesmír by mal byť dnes len prázdnym priestorom vyplneným žiarením.
My však existujeme, rovnako ako planéty, hviezdy a galaxie, a to všetko je zložené výlučne z hmoty. Toto je najväčšia nevyriešená záhada modernej fyziky, kozmická detektívka s jedinou otázkou: kam zmizla všetka antihmota? Odpoveď sa zdá byť v rozpore s našou najúspešnejšou teóriou reality, takzvaným Štandardným modelom časticovej fyziky.
Tento model je akýmsi „manuálom“ vesmíru, ktorý s neuveriteľnou presnosťou popisuje správanie všetkých známych častíc a síl, no vieme, že nie je kompletný. Nedokáže vysvetliť gravitáciu, temnú hmotu a ani spomínanú absenciu antihmoty. Fyzici preto nehľadajú potvrdenie Štandardného modelu, ale naopak, pátrajú po jeho trhlinách – po anomáliách a odchýlkach, ktoré by mohli byť stopou k novej, hlbšej fyzike.
Jednou z najsľubnejších stôp je jav známy ako narušenie CP symetrie. Táto symetria zjednodušene hovorí, že častica a jej zrkadlový obraz v podobe antičastice by sa mali správať úplne identicky. Ak by sa našiel proces, kde sa správajú odlišne, mohlo by to vysvetliť, prečo hmota nakoniec zvíťazila. Narušenie CP symetrie už bolo v minulosti pozorované, no zistený efekt bol príliš slabý na to, aby vysvetlil takú obrovskú nerovnováhu v kozme.
Hľadanie preto pokračuje v oblastiach, kde Štandardný model predpovedá extrémne zriedkavé javy. Práve tu, v tichu štatistického šumu, sa môže skrývať signál novej fyziky. Ak sa meranie čo i len nepatrne odchýli od predpovede, je to ako nájsť odtlačok prsta neznámeho páchateľa na mieste činu. Presne na to sa zameral experiment NA62 v Európskej organizácii pre jadrový výskum (CERN).
Jeho jediným cieľom bolo pozorovať jeden z najvzácnejších procesov, aké si možno predstaviť: rozpad kladne nabitého kaónu na kladne nabitý pión a pár neutríno-antineutríno (K+→π+ννˉ). Štandardný model predpovedá, že k tomuto rozpadu dôjde pri menej ako jednom z desiatich miliárd kaónov, čo z jeho merania robí nesmiernu technickú výzvu.
Vedci v CERNe použili vysokoenergetický protónový lúč zo Supoprotónového synchrotrónu, ktorý po náraze do pevného terča vytvoril sekundárny lúč obsahujúci takmer miliardu častíc za sekundu. Len malý zlomok z nich boli kaóny, ktoré experiment potreboval. Po rokoch precízneho merania a analýzy tím oznámil historický úspech: prvé experimentálne pozorovanie tohto ultra-zriedkavého rozpadu, ktoré dosiahlo zlatý štandard objavu vo fyzike, známy ako „5 sigma“.
Výsledok merania však priniesol ešte väčšie vzrušenie. Tím zistil, že k rozpadu dochádza približne v 13 zo 100 miliárd prípadov. Hoci je tento výsledok technicky v súlade s predpoveďou Štandardného modelu, pretože sa jeho interval neistoty prekrýva s teoretickou hodnotou, nameraná stredná hodnota je asi o 50 % vyššia, než sa očakávalo.
Toto je presne ten druh nejednoznačného, no mimoriadne sľubného výsledku, ktorý poháňa vedu vpred. Nejde o jednoznačný dôkaz novej fyziky, ale o silnú indíciu, že sa v tomto procese môže diať niečo, čo Štandardný model nepopisuje. Je to, akoby fyzici pootvorili dvere do neznámej miestnosti a v šere zahliadli obrys niečoho nečakaného.
Tento objav otvára úplne nové okno pre skúmanie najhlbších tajomstiev vesmíru. Hoci záhada chýbajúcej antihmoty stále nie je vyriešená, experiment NA62 dal fyzikom novú, presnú stopu, ktorú môžu sledovať. S ďalšími dátami, ktoré sa práve zbierajú, existuje reálna nádej, že v nasledujúcich rokoch potvrdíme alebo vyvrátime prítomnosť novej fyziky a možno konečne pochopíme, prečo náš vesmír vôbec existuje.
Zdroj: popularmechanics.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
