Hôm nay, ngày 2 tháng 8 năm 2004, các nhà vật lý hạt từ Anh và trên thế giới làm việc trên thí nghiệm BABAR tại Trung tâm máy gia tốc tuyến tính Stanford (SLAC) ở Hoa Kỳ, đã công bố kết quả mới thú vị chứng minh sự khác biệt rõ rệt trong hành vi của vật chất và phản vật chất. Khám phá của họ có thể giúp giải thích tại sao Vũ trụ chúng ta đang sống bị chi phối bởi vật chất, thay vì chứa các phần vật chất và phản vật chất như nhau.
Máy gia tốc SLAC ZEP-II va chạm các electron và các đối tác phản vật chất của chúng, positron, để tạo ra sự phong phú của các cặp hạt nặng và chống hạt lạ gọi là meson B và chống B. Các dạng vật chất và phản vật chất hiếm này tồn tại trong thời gian ngắn, phân rã lần lượt thành các hạt hạ nguyên tử nhẹ hơn khác, chẳng hạn như kaon và pion, có thể thấy trong thí nghiệm BABAR.
Nếu không có sự khác biệt giữa vật chất và phản vật chất, cả meson B và meson chống B sẽ thể hiện chính xác cùng một kiểu phân rã. Tuy nhiên, phép đo mới của chúng tôi cho thấy một ví dụ về sự khác biệt lớn về tốc độ phân rã thay vào đó. Marcello Giorgi, thuộc SLAC, Đại học Pisa và INFN, Người phát ngôn của BABAR cho biết.
Bằng cách sàng lọc thông qua sự phân rã của hơn 200 triệu cặp meson B và chống B, các nhà thí nghiệm đã phát hiện ra sự bất đối xứng vật chất - phản vật chất nổi bật. Chúng tôi đã tìm thấy 910 ví dụ về meson B phân rã thành kaon và pion, nhưng chỉ có 696 ví dụ cho Anti-Bọ, Giorgi giải thích. Phép đo mới là kết quả của hiệu suất vượt trội của máy gia tốc SLAC, PEP-II và hiệu quả của máy dò BABAR. Máy gia tốc hiện đang hoạt động với tốc độ gấp 3 lần hiệu suất thiết kế của nó và BABAR có thể ghi lại khoảng 98% các vụ va chạm.
Mặc dù BABAR và các thí nghiệm khác đã quan sát thấy sự bất đối xứng vật chất phản vật chất trước đây, đây là lần đầu tiên có sự khác biệt bằng cách đếm đơn giản số lượng phân rã của meson B và chống B đến cùng trạng thái cuối cùng. Hiệu ứng này được gọi là vi phạm CP trực tiếp và được tìm thấy là 13%; một hiệu ứng tương tự xảy ra đối với sự phân rã của Kaons và antiKaons nhưng chỉ ở mức 4 phần trong một triệu!
Đây là một tín hiệu mạnh mẽ, thuyết phục về vi phạm CP trực tiếp trong phân rã B, một loại bất đối xứng phản vật chất dự kiến tồn tại nhưng chưa được quan sát thấy trước đây. Với khám phá này, mô hình đầy đủ của các bất đối xứng vật chất - phản vật chất đang kết hợp với nhau thành một bức tranh mạch lạc. Tôi rất vui mừng và hài lòng khi một trong những sinh viên sau đại học của tôi, Carlos Chavez hiện đang ở SLAC, được tham gia trực tiếp. Christos Touramanis của Đại học Liverpool cho biết.
Dan Bowerman, một thành viên của nhóm BABAR từ Đại học Hoàng gia cho biết thêm Khi vũ trụ bắt đầu với vụ nổ lớn, vật chất và phản vật chất được tạo ra với số lượng bằng nhau. Tuy nhiên, tất cả các quan sát chỉ ra rằng chúng ta sống trong một vũ trụ chỉ được tạo thành từ vật chất. Vậy chúng ta phải hỏi, chuyện gì đã xảy ra với phản vật chất? Công việc tại BABAR đang đưa chúng ta đến gần hơn để trả lời câu hỏi này.
Sự khác biệt tinh tế giữa hành vi của vật chất và phản vật chất phải chịu trách nhiệm cho sự mất cân bằng vật chất - phản vật chất phát triển trong vũ trụ của chúng ta. Nhưng kiến thức hiện tại của chúng tôi về những khác biệt này là không đầy đủ và không đủ để giải thích cho sự thống trị của vấn đề quan sát được. Vi phạm CP là một trong ba điều kiện được nhà vật lý người Nga Andrei Sakharov vạch ra để giải thích cho sự mất cân bằng quan sát được của vật chất và phản vật chất trong vũ trụ.
Giáo sư Ian Halliday, Giám đốc điều hành của Hội đồng nghiên cứu Vật lý và Thiên văn học hạt tài trợ cho sự tham gia của Anh vào BABAR cho biết: Chúng tôi vẫn không thể hiểu được sự phát triển của vũ trụ mà chúng ta đang sống. Tuy nhiên, kết quả mới này và các phép đo liên quan gần đây trong BABAR và các thí nghiệm khác trên khắp thế giới, đã nâng cao hiểu biết của chúng tôi trong lĩnh vực này. Vẫn còn nhiều điều để khám phá và tìm hiểu về vấn đề cơ bản này.
Nguồn gốc: Bản tin PPARC
