2004 년 8 월 2 일, 영국 스탠포드 선형 가속기 센터 (Stanford Linear Accelerator Center, 미국 SLAC)에서 BABAR 실험을 진행중인 영국 및 전 세계의 입자 물리학 자들은 물질과 반물질의 행동에 극적인 차이를 보여주는 흥미로운 새로운 결과를 발표했습니다. 그들의 발견은 우리가 살고있는 우주가 물질과 반물질을 동등하게 포함하지 않고 물질에 의해 지배되는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.
SLAC의 PEP-II 액셀러레이터는 전자와 반물질 대응 물질 인 양전자를 충돌시켜 B와 anti-B meson으로 알려진 이국적인 무거운 입자와 반입자 쌍을 풍부하게 생성합니다. 이 희귀 한 형태의 물질과 반물질은 수명이 짧으며, 바바 실험에서 볼 수있는 가온 및 피온과 같은 다른 더 가벼운 아 원자 입자로 차례로 감소합니다.
“물질과 반물질간에 차이가 없다면 B meson과 anti-B meson은 정확히 동일한 붕괴 패턴을 보일 것입니다. 그러나 우리의 새로운 측정은 붕괴율의 큰 차이의 예를 보여줍니다.” 피사 대학교 SLAC의 Marcello Giorgi와 BABAR 대변인 INFN은 말했다.
실험자들은 2 억 개 이상의 B와 항 -B 메손의 붕괴를 걸러 내면서 눈에 띄는 물질 반물질 비대칭을 발견했다. Giorgi는“우리는 B meson이 가온과 pion으로 붕괴되는 910 개의 사례를 발견했지만 anti-B는 696 개의 사례 만 발견했다”고 설명했다. “새로운 측정은 SLAC의 PEP-II 가속기의 뛰어난 성능과 BABAR 검출기의 효율성으로 인한 결과입니다. 가속기는 현재 설계 성능의 3 배에 달하며 BABAR은 약 98 %의 충돌을 기록 할 수 있습니다.”
BABAR 및 기타 실험에서 이전에 물질 반물질 비대칭이 관찰되었지만 B와 반 B 메손의 붕괴 횟수를 동일한 최종 상태로 간단히 계산하여 차이를 발견 한 것은 이번이 처음입니다. 이 효과는 CP 직접 위반으로 알려져 있으며 13 %입니다. Kaons와 antiKaons의 붕괴에도 비슷한 효과가 발생하지만 백만에서 4 개 부품 수준에서만 발생합니다!
“이것은 존재했을 것으로 예상되었지만 이전에는 관찰되지 않은 물질 반물질 비대칭의 한 유형 인 B 붕괴에서 직접 CP 위반의 강력하고 설득력있는 신호입니다. 이 발견으로 물질 반물질 비대칭의 전체 패턴이 일관된 그림으로 모아집니다. 현재 SLAC에있는 카를로스 차베스 (Carlos Chavez) 대학원생이 직접 참여한 것을 매우 기쁘게 생각합니다.” 리버풀 대학의 Christos Touramanis는 말했다.
Imperial College의 BABAR 팀 멤버 인 Dan Bowerman은 다음과 같이 덧붙입니다.“우주가 빅뱅으로 시작했을 때 물질과 반물질은 같은 양으로 만들어졌습니다. 그러나 모든 관측에 따르면 우리는 물질로만 구성된 우주에 살고 있습니다. 그래서 우리는 반물질은 어떻게 되었는가? 바바의 연구는 우리가이 질문에 대답하는 데 더 가까워지고 있습니다.”
물질의 행동과 반물질의 미묘한 차이는 우리 우주에서 발전된 물질 반물질의 불균형에 책임이 있어야합니다. 그러나 이러한 차이점에 대한 우리의 현재 지식은 불완전하고 관찰 된 물질 지배를 설명하기에는 불충분합니다. CP 위반은 우주의 물질과 반물질의 불균형이 관찰되는 러시아 물리학 자 안드레이 사카 로프 (Andrei Sakharov)가 세운 조건 중 하나입니다.
바 바르에 영국의 참여를 지원하는 입자 물리 및 천문학 연구위원회의 이안 할리데이 교수는 이렇게 말했다.“우리는 우리가 살고있는 우주가 어떻게 지배하고 있는지 이해하지 못하고 있습니다. 그러나이 새로운 결과와 BABAR 및 전 세계의 다른 실험에서 최근의 관련 측정으로 인해이 분야에 대한 이해가 크게 향상되었습니다. 이 근본적인 문제에 대해 아직도 발견하고 배우는 것이 여전히 많습니다.”
원본 출처 : PPARC 뉴스 릴리스
