Universul prezintă un dezechilibru notabil între materie și antimaterie, o discrepanță fundamentală care constituie una dintre cele mai mari provocări ale fizicii moderne. În concordanță cu teoria Big Bang, materia și antimateria ar fi trebuit să fie create în cantități egale.
Totuși, cosmosul observabil este compus predominant din materie. Această asimetrie ridică întrebări esențiale despre existența universului așa cum îl percepem.
Materia și antimateria sunt forme fundamentale ale materiei, având proprietăți similare, dar diferențiate prin sarcina electrică și alte caracteristici subatomice. Materia constituie elementele de bază ale universului observabil, incluzând obiecte, planete, stele și toate entitățile tangibile.
Antimateria, pe de altă parte, este alcătuită din antiparticule, corespondente ale particulelor de materie, dar cu proprietăți opuse. Conform teoriei Big Bang, universul timpuriu era extrem de fierbinte și dens, conținând particule subatomice într-o stare de energie înaltă.
În acel moment, legile fizicii nu distingeau între materie și antimaterie, existând o simetrie teoretică perfectă între cele două. Dacă materia și antimateria ar fi fost create în cantități egale, ele s-ar fi anihilat reciproc, rezultând un univers gol.
Observațiile indică însă un cosmos dominat de materie, iar explicația acestei discrepanțe reprezintă o prioritate pentru oamenii de știință. Fenomenul este cunoscut sub numele de asimetria materie-antimaterie.
Pentru a investiga această asimetrie, cercetătorii utilizează Large Hadron Collider (LHC), un accelerator de particule de mari dimensiuni situat la granița franco-elvețiană.
LHC permite coliziunea particulelor subatomice la viteze apropiate de cea a luminii, recreând condiții similare celor existente imediat după Big Bang. Studiind rezultatele acestor coliziuni, oamenii de știință speră să identifice indicii care să elucideze predominanța materiei asupra antimateriei.
Unul dintre experimentele cheie de la LHC este experimentul LHCb, care se concentrează pe particule formate din quarcuri „beauty” și „charm”. Aceste particule sunt instabile și se dezintegrează rapid, oferind oportunități de a studia încălcări ale simetriei în legile fizice.
În fizica particulelor, simetria implică faptul că legile care guvernează materia și antimateria ar trebui să fie identice. Încălcările acestei simetrii ar putea explica dominația materiei în univers.
Prin observarea dezintegrării acestor particule, cercetătorii caută indicii ale unei preferințe ușoare pentru materie în comparație cu antimateria. Rezultatele recente ale experimentului LHCb au relevat anomalii interesante. S
-a observat că mezonii, particule compuse din quarcuri și antiquarcuri, se dezintegrează la rate diferite, în funcție de compoziția lor. Aceste diferențe reprezintă o încălcare a simetriei, indicând că procesele de creare sau distrugere a particulelor de materie și antimaterie nu sunt simetrice.
Antimateria pare să se dezintegreze mai repede decât materia, un dezechilibru care ar putea explica abundența materiei în univers. O altă descoperire importantă se referă la barionii „beauty”, particule formate din trei quarcuri, dintre care unul este un quarc „beauty”.
Ratele de dezintegrare ale acestor barioni variază în funcție de faptul că sunt observați quarcuri sau antiquarcuri. Acest fenomen, observat pentru prima dată la LHC, confirmă teoriile existente și oferă perspective noi asupra forțelor fundamentale ale naturii.
Deși aceste descoperiri nu oferă încă un răspuns complet la misterul asimetriei materie-antimaterie, ele reprezintă un progres semnificativ. Ele demonstrează existența unor încălcări ale simetriei care ar putea fi responsabile pentru diferența dintre materie și antimaterie.
Aceste rezultate susțin ideea că fizica particulelor, în special studiul quarcurilor și al interacțiunilor lor, ar putea deține cheia rezolvării acestui mister cosmic.
Identificarea și explicarea acestor încălcări ale simetriei ar putea revoluționa înțelegerea noastră asupra fizicii fundamentale și ne-ar apropia de răspunsul la una dintre cele mai importante întrebări ale cosmologiei.
