Student World

Mesony B a antimesony B se chovají téměř stejně. Existují nepatrné rozdíly ve způsobu jejich rozpadu, které dokazují, že alespoň v naší části vesmíru se hmota chová jinak než antihmota. Vědci věří, že vysvětlení převahy hmoty nad antihmotou lze nalézt v základních symetriích a jejich porušení při rozpadu některých částic.

Všechna dosavadní pozorování dokazují, že v okolním vesmíru je více hmoty než antihmoty. Naše Galaxie je složena z hmoty, protože nepozorujeme záření gama vznikající z anihilace hvězd. Pro vysvětlení baryonní asymetrie existuje několik základních hypotéz.
Podle jedné vesmír s touto asymetrií vznikl. Tato hypotéza ale jednak nic nevysvětluje a jednak je v rozporu s inflačními modely vzniku vesmíru, které jakékoliv počáteční asymetrie vylučují.

Podle další hypotézy vznik baryonů proběhl během spontánního narušení symetrie při oddělení elektroslabé interakce od ostatních interakcí. Narušení symetrie CP některými částicemi by mohlo k vyjasnění převahy hmoty nad antihmotou přispět.

Základními symetriemi jsou invariance přírodních jevů vůči zrcadlení (P, parity), invariance přírodních jevů vůči změně elektrického náboje (C, charge) a invariance přírodních jevů vůči změně toku času (T, time reversal). Invariance P znamená, že fyzikální interakce jsou invariantní (beze změny) vůči trojrozměrnému zrcadlení. Invariace C znamená, že fyzikální interakce jsou invariantní vůči změně elektrického náboje. Invariance T znamená, že fyzikální interakce jsou invariantní, ať je studujeme v přímém nebo obráceném toku času. Vědci jsou přesvědčeni, že všechny fyzikální interakce jsou invariantní vůči kombinované invarianci CPT (Tzv. CPT symetrie).

Experimenty v 50. a 60. letech 20. století ukázaly, že interakce způsobené slabou jadernou interakcí porušují nejen invarianci C a invarianci P, ale také kombinovanou invarianci CP. Vědci se domnívají, že porušení kombinované invariance CP je příčinou převahy hmoty nad antihmotou v počátečním stádiu vývoje vesmíru. Porušení invariance CP bylo poprvé studováno v 60. letech 20. století při asymetrickém rozpadu mesonů K, které vedlo k objevu podivných kvarků. Někteří teoretikové věří, že porušení invariance CP mesony B (které obsahují těžší kvark "bottom"), by mohlo být mnohem významnější, přestože mesony B lze produkovat obtížněji než mesony K.

Před dvěma lety výzkumníci z laboratoře Fermilab oznámili, že pozorovali vzácné jevy porušení invariance CP mesony B při srážkách antiprotonů s protony. Mesony B a antimesony B se zabývají vědci v "Továrně B" Střediska lineárního urychlovače ve Stanfordu SLAC (B Factory, Stanford Linear Accelerator Center). Nyní vědci pracující s detektorem BaBar v "Továrně B" publikovali své první oficiální výsledky na semináři v SLAC a podali dosud nejlepší důkaz porušení kombinované invariance CP mesony B.

Hlavním parametrem indikace porušení invariance CP je sin(2beta). Detektor BaBar změřil hodnotu tohoto parametru 0,34 s neurčitostí 0,20. Tato přesnost je dvojnásobná v porovnání s předchozím výsledkem. V současné době jsou k dispozici také výsledky detektoru BELLE v laboratoři KEK v Japonsku. Parametr sin(2beta) měl hodnotu 0,58 s nepřesností 0,33.

Výzkumníkům se podařilo zmenšit neurčitost dříve změřených hodnot parametru sin(2beta) natolik, že výsledky lze považovat za důkaz porušení invariance CP v souladu s teoretickými odhady. Výzkumné týmy detektorů BaBar a Belle publikovali své výsledky v časopise Physics Review Letters.

V červenci 2001 se výzkumníkům ze Střediska lineárního urychlovače ve Stanfordu SLAC (B Factory, Stanford Linear Accelerator Center) podařilo pozorování symetrie CP mesony B definitivně potvrdit. Výzkumná skupina provedla řadu dalších měření a oznámila, že hodnota porušení symetrie CP sin(2beta) má hodnotu 0,59 s chybou 0,14. (Tisková zpráva SLAC, 6. července 2001, článek v Physical Review Letters.)

Literatura a odkazy:

[X1] http://www.aip.org/physnews/update
PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics
Bulletin of Physics News. Number 525. February 13, 2001
by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon

Poznámka Pavel Houser: Poručení CP symetrie je zajímavé i tím, že vzhledem k "povinné" symetrii CPT musí v těchto případech tedy dojít i k narušení symetrie T, neboli času. Jinak řečeno, uvedené děje budou moci probíhat pouze jedním směrem, což je jinak ve světě kvantové fyziky i teorie relativity zvláštností. Za časově orientovanou se pokládá termodynamika, kterou je právě z tohoto důvodu obtížné skloubit s dalšími odvětvími fyziky. Jevy s porušenou CP, respektive T symetrií by mohly být klíčem k řešení problému.

autor Jiří Svršek