Η ερευνητική ομάδα του LHCb (το b από το beauty) κατάφερε να μετρήσει μια ελάχιστη διαφορά μάζας μεταξύ δύο σωματιδίων, ίση με 0,00000000000000000000000000000000000001 γραμμάρια – ή συντομογραφικά 10-38g (ή 6,4×10-6 eV). Το αποτέλεσμα αποτελεί ορόσημο στην μελέτη του τρόπου με τον οποίο το μεσόνιο D0 μετατρέπεται στο αντισωματίδιό του (στο αντίστοιχο σωματίδιο αντιύλης) και αντιστρόφως.
Το μεσόνιο D0 είναι ένα από τα τέσσερα μόρια σωματίδια Καθιερωμένο Πρότυπο της φυσικής των σωματιδίων που μπορούν να μετατραπούν, ή να «ταλαντωθούν», προς τα σωματίδια αντιύλης τους. Τα άλλα τρία είναι το μεσόνιο Κ0 και δύο τύποι μεσονίων Β.
Τα μεσόνια ανήκουν σε μια μεγάλη κατηγορία σωματιδίων που αποτελούνται από κουάρκ και αντι-κουάρκ. Το μεσόνιο D0 συνίσταται από ένα γοητευτικό κουάρκ και ένα πάνω αντι-κουάρκ, ενώ το αντι-D0, από ένα γοητευτικό αντικουάρκ και ένα πάνω κουάρκ.
Στον παράξενο κόσμο της κβαντικής φυσικής, όπως o περιβόητoς γάτος του Schrödinger μπορεί να είναι νεκρός και ζωντανός ταυτόχρονα, έτσι και το σωματίδιο D0 μπορεί να είναι ταυτόχρονα ένα μείγμα του εαυτού του και του αντισωματίδίου του. Αυτή η κβαντική «υπέρθεση» οδηγεί σε δύο σωματίδια, το καθένα με την δική του μάζα – ένα ελαφρύτερο και ένα βαρύτερο μεσόνιο D (αναφέρονται ως D1 και D2). Είναι αυτή η υπέρθεση που επιτρέπει το D0 να ταλαντώνεται προς το αντισωματίδιο και αντιστρόφως.
Τα σωματίδια D0 παράγονται σε συγκρούσεις πρωτονίων-πρωτονίων στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) και διανύουν κατά μέσο όρο μόνο μερικά χιλιοστά πριν μετασχηματιστούν ή «διασπαστούν» σε άλλα σωματίδια. Συγκρίνοντας τα σωματίδια D0 που διασπώνται μετά από μια μικρή απόσταση με αυτά που φτάνουν λίγο πιο μακριά, η ερευνητική ομάδα LHCb μέτρησε το φυσικό μέγεθος από το οποίο εξαρτάται ταχύτητα της ταλάντωσης από D0 σε αντι-D0 – την διαφορά μάζας μεταξύ του βαρύτερου σωματιδίου D2 και του ελαφρύτερου D1.
Το πειραματικό αποτέλεσμα τη διαφοράς μαζών m1-m2=10-38 g, διαθέτει την στατιστική ακρίβεια των 5σ που απαιτείται για να γίνει αποδεκτή μια μέτρηση στην φυσική των σωματιδίων. Συγκριτικά αν η μάζα του μεσονίου D0 αντιστοιχεί στην μάζα του ψηλότερου βουνού στην Ευρώπη το Mont Blanc, τότε η μετρηθείσα διαφορά μαζών αντιστοιχεί στην μάζα μιας χιονόμπαλας!
Με την μέτρηση μιας τόσο μικρής διαφοράς μάζας, μπορεί να ξεκινήσει μια νέα φάση μελέτης σωματιδίων. Οι φυσικοί μπορούν να κάνουν περαιτέρω μετρήσεις των διασπάσεων του D0 για να αποκτήσουν μια ακόμα πιο ακριβή διαφορά μάζας και να αναζητήσουν την επίδραση στην ταλάντωση του D0 άγνωστων σωματιδίων που δεν προβλέπονται από το Καθιερωμένο Πρότυπο.
Τέτοια νέα σωματίδια θα μπορούσαν να αυξήσουν τη μέση ταχύτητα της ταλάντωσης ή την διαφορά μεταξύ της ταχύτητας της ταλάντωσης ύλης-προς-αντιύλη και της ταλάντωσης αντιύλης-προς-ύλη. Εάν παρατηρηθεί, μια τέτοια διαφορά θα μπορούσε να ρίξει φως στο γιατί το σύμπαν συνίσταται αποκλειστικά από ύλη, παρόλο που η ύλη και η αντιύλη θα έπρεπε να έχουν δημιουργηθεί σε ίσες ποσότητες κατά την Μεγάλη Έκρηξη.
πηγή: https://home.cern/news/news/physics/lhcb-measures-tiny-mass-difference-between-particles
Κατηγορίες:ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ, LHC
physicsgg 
Σχολιάστε