Протон і антипротон не відрізняються один від одного

Фізики з CERN в ході експериментів отримали максимально точні свідчення того, що всі фізичні властивості протона і його античастинки можуть бути абсолютно ідентичні один одному. Хоча мова йде виключно про одну пару частинок, дискусії щодо питання асиметричності матерії у Всесвіті розгорілися з новою силою.

Здійснивши 13000 зіткнень при високих енергіях, ми виявили, що співвідношення маси й заряду для протона і антипротона, а також їх інші фізичні характеристики дорівнюють один одному з похибкою, рівний 69 частинам на трильйон. Така точність вимірювань може здатися фантастичною, але вона всього в 4 рази вище колишніх вимірювань. І все ж ми в черговий раз обмежили ймовірність того, що порушення симетричності законів природи має місце.

Розповів провідний автор дослідження, Штефан Ульмер з інституту RIKEN в Сайтамі, Японія.

ВАК

Нагадаємо, протон - це елементарна частинка, яка самостійно або разом з нейтроном складає основу всіх без винятку атомних ядер. Протон відноситься до баріонів, має електричний заряд +1, спін 1/2, і бере участь у всіх фундаментальних взаємодіях. Антипротон же, судячи з усього, відрізняється винятково протилежним зарядом.

Вважається, що Великий вибух був повинен породити рівну кількість матерії і антиматерії, частки якої анігілюють, стикаючись один з одним. Отже вся речовина повинна була буквально знищити саме себе в перші ж моменти життя Всесвіту. Однак те, що ми спостерігаємо сьогодні кардинальним чином відрізняється від такої моделі: ми спостерігаємо значну асиметричність матерії, тобто переважання матерії над антиматерією. Виникає логічне запитання: Куди поділася остання і чому Всесвіт існує дотепер?

Згідно зі Стандартною моделлю, яка найбільш повно і точно описує мікросвіт з існуючих фізичних теорій, всі фізичні та хімічні властивості, крім заряду, частинок і їх античастинок повинні повністю збігатися. У той же час основна ідея найбільш поширеної теорії, що пояснює спостережувану асиметрію, полягає в тому, що у пари частинка-античастинка існують які-небудь відмінності, можливо, незначні, але достатні для того, щоб не відбулася анігіляція при їхньому зіткненні. Протягом останніх декількох років фізики знайшли кілька можливих натяків, що такі відмінності все ж існують.

Втім, результати роботи пана Ульмера та його колег з колаборації BASE фактично ставлять хрест на подібних припущеннях: досягнута точність їх вимірів занадто висока. Остаточно розібратися з цим питанням команда планує в осяжному майбутньому, підвищивши точність вимірювань до 100 разів, що повинно дозволити або безповоротно підтвердити наявні на даний момент висновки або ж знайти відмінності в особливостях частинок і їх протилежно заряджених «близнюків».

Більш докладний звіт про роботу фізиків можна знайти у виданні Nature.

Евгений Мартыненко