LHC, madde ile antimadde arasında kritik bir asimetri tespit etti

Uzay

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 17 Temmuz 2025

Bir yukarı kuark, bir aşağı kuark ve bir güzellik kuarkından oluşan bir güzellik-lambda baryonunun sanatçı tasviri. [Görsel: Daniel Dominguez/CERN]

Yük paritesi ihlali

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki (LHC) bilim insanları, gözlemlenebilir evrenin büyük bölümünü oluşturan atom altı parçacıklardaki madde ve antimaddenin davranışlarında ilk kez bir fark tespit etti.

Büyük Patlama eşit miktarda madde ve antimadde yaratmış olmalıydı, ancak günümüz Evreni'nde neredeyse hiç antimadde göremiyoruz. Bunun nedenini açıklamanın anahtarlarından biri, yük paritesi ihlali olarak bilinen madde ve antimaddenin davranışlarındaki farkı bulmakta yatıyor.

LHCb dedektör ekibi, bu farkı ilk kez, nötron ve protonları da içeren ve atom çekirdeklerini oluşturan baryon adı verilen bir atom altı parçacık sınıfında gözlemledi. Başka bir deyişle, Evren'de gözlemleyebildiğimiz maddenin çoğunu oluşturan parçacıklarda yük paritesi ihlali tespit edildi.

Madde ve antimaddenin davranışındaki bu asimetri, fiziğin Standart Modeli tarafından öngörülmekte ve 60 yılı aşkın süredir mezon adı verilen atom altı parçacıklarda (bozonlar, pionlar ve kaonlar mezon örnekleridir) deneysel olarak gözlemlenmişti; ancak daha önce baryonlarda hiç gözlemlenmemişti. İki kuarktan oluşan mezonların aksine, baryonlar üç kuarktan oluşur.

LHCb sözcüsü Vincenzo Vagnoni, "CP ihlalinin baryonlarda mezonlara göre daha uzun sürede gözlemlenmesinin nedeni, etkinin büyüklüğü ve mevcut verilerdir," diye açıkladı. "Yeterince fazla sayıda baryon ve bunların antimadde karşılıklarını üretebilen LHC gibi bir makineye ve bu makine üzerinde bozunma ürünlerini tespit edebilecek bir deneye ihtiyacımız vardı. Bu parçacık sınıfında madde-antimadde asimetrisini ilk kez gözlemleyebilmek için 80.000'den fazla baryon bozunması gerekti."

Çarpışma sonucu baryonların oluşumu ve bozunmalarının çizimi. [Resim: 10.1038/s41586-025-09119-3]

Peki bütün bu antimadde nereye gitti?

Yük paritesi asimetrisi, baryonik madde ile antimadde arasında bir davranış farkı olduğunu ortaya koymaktadır. Bu ihlal öngörülmesine rağmen, Evren'deki madde-antimadde dengesizliği sorununu çözmemektedir.

Aslında, Standart Model tarafından öngörülen ihlal miktarı, Evren'deki gözlemlenen madde-antimadde asimetrisini açıklamak için gerekenden yaklaşık 10 kat daha küçüktür (1 x ¹⁰⁻¹⁰ ). Bu, Standart Model tarafından öngörülenlerin ötesinde yeni yük paritesi ihlal kaynaklarının varlığını göstermektedir. Bu ek ihlallerin araştırılması, LHC fizik programının önemli bir parçasıdır, ancak şimdiye kadar elde edilen sonuçların yetersizliği, bunun yerini alabilecek gelecekteki hızlandırıcıların odak noktası olmaya devam edeceğini göstermektedir.

Her halükarda, bu ihlalin ayrıntılarını deneysel olarak ortaya çıkarmak, önemli ipuçları sunacak ve yük paritesi ihlalinin doğası hakkında daha fazla teorik ve deneysel çalışma için fırsatlar yaratacaktır. Bu keşifler, Standart Model'in ötesinde yeni fizik arayışlarının önünü açma potansiyeline sahiptir.

Vagnoni, "CP ihlallerini gözlemlediğimiz sistemler ne kadar fazlaysa ve ölçümler ne kadar hassassa, Standart Modeli test etmek ve ötesindeki fiziği aramak için o kadar çok fırsatımız olur," diye sözlerini tamamladı.

Diğer haberler:

Daha fazla konu