Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jedna z odpovědí na otázku, proč ve vesmíru (alespoň ve známém vesmíru) převládá hmota nad antihmotou, zní, že vlastnosti částic a antičástic nejsou úplně symetrické. Jinak řečeno, dochází u nich k „narušení symetrie“.
Nový výzkum nyní detekoval narušení symetrie CP, a to poprvé v případě složených částic – baryonů. Výsledků se podařilo dosáhnout u experimentu LHCb na Velkém hadronovém urychlovači v CERNu. Tento jev byl teoreticky předpovězen, ale u baryonů dosud zaznamenán nebyl. Přitom právě baryony, k nimž patří protony i neutrony, tvoří většinu hmoty v pozorovatelném vesmíru.
Kosmologické modely naznačují, že hmota a antihmota vznikly při velkém třesku ve stejném množství. Současná nerovnováha je způsobena rozdíly v chování hmoty a antihmoty: porušením symetrie, konkrétně symetrie CP.
Tento jev byl předpovězen Standardním modelem a experimentálně pozorován u subatomárních částic mezonů (kaonů) už před více než 60 lety, u baryonů ale nyní poprvé. Mezony jsou tvořeny dvěma kvarky, baryony třemi.
Xueting Yang s kolegy z experimentu LHCb představili první pozorování porušení CP v rozpadech baryonů na základě dat získaných ze srážek protonů s protony. Asymetrie CP odhaluje rozdíl v chování baryonové hmoty a antihmoty. Studie byla publikována v Nature.
Přestože takové porušení bylo předpovězeno a neřeší nerovnováhu mezi hmotou a antihmotou při velkém třesku, experimentální zjištění detailů tohoto porušení nabídne důležitá vodítka a otevře možnosti pro další teoretické a experimentální studium. Tato zjištění potenciálně otevírají cestu k hledání fyziky mimo Standardní (částicový) model, uzavírají autoři.
LHCb Collaboration, Observation of charge–parity symmetry breaking in baryon decays, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09119-3
Zdroj: Nature Publishing Group / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámka: CP symetrie znamená kombinaci symetrie nábojové (C) a pravo-levé (P, parita). Jinak řečeno: v případě platnosti CP symetrie by nešlo odlišit vesmíry, kde zaměníme částice za antičástice a levou za pravou (vytvoříme zrcadlový obraz).
Wikipedia.cz: „Zachovávání CP-symetrie znamená, že ke každému ději existuje obdobný děj, ve kterém jsou navzájem zaměněny všechny částice s příslušnými antičásticemi (C-symetrie) a obráceny prostorové souřadnice („zrcadlová“ neboli P-symetrie).“
Symetrie fyzikálních dějů, která se podle současných představ zachovává, je verze CPT (tj. pro existenci obdobného děje ve všech případech ještě potřebujeme obrátit tok času).
Jen pro doplnění – Standardní model sice předpovídá narušení CP symetrie (i když ona je to spíše postdikce – objevení narušení CP symetrie v K mezonech vedlo k předpovědi třetí generace částic, bez níž se toto narušní nedá teoreticky popsat), ale to je příliš malé na to, kolik hmoty pozorujeme. Takže se (zatím marně) hledají další zdroje jejího narušení.