BaBar eksperiment potvrđuje vremensku asimetriju

imagesZa nas vrijeme prolazi nemilosrdno brzo. Ako gledate film unatrag, brzo ćete vidjeti da nešto nije u redu. Ali ako promatramo jednu izoliranu česticu, prolaženje vremena izgleda jednako u svim pravcima. Na primjer, film o dvije čestice koje se razbijaju jedna o drugu bi izgledao jednako ako bismo ga pogledali unatrag – taj pojam se naziva obrnuta simetrija vremena.

Uz pomoć BaBar eksperimenta, Odjel za energiju (DOE) iz SLAC National Accelerator laboratorija je napravio prvo direktno istraživanje iznimke ovog pravila o kojem se ranije mnogo raspravljalo.

Pregledavajući podatke o milijardama sudara čestica koji su se prikupljali skoro deset godina, istraživači su otkrili da se neki oblici čestica mijenjaju u druge češće u jednom pravcu nego u u drugom, što mijenja teoriju o obrnutoj simetriji vremena, a potvrđuje da neki subatomski procesi imaju željeni pravac vremena.

Rezultati objavljeni u časopisu Physical Review Letters su jako impresivni, sa 1 od 10 tridecilijuna (1043) ili 14 sigma razine sigurnosti – što je mnogo više nego što je potrebno za proglašenje otkrića.

„Bilo je uzbudljivo dizajnirati eksperimentalnu analizu koja nam je omogućila direktno i nedvosmisleno promatranje asimetrične prirode vremena.“ rekao je voditelj istraživanja Fernando Martinez-Vidal, profesor na Sveučilištu u Valenciji i član Instituta Fisica Corpuscular (IFIC). „Ovo je sofisticirana analiza i vrsta eksperimenta koji se može napraviti samo kada je eksperiment zreo za promatranje.“

BaBar, koji je prikupljao podatke sa SLAC-a od 1999. do 2008. godine, dizajniran je kako bi izazvao suptilne razlike u ponašanju tvari i antitvari koje bi mogle pomoći izračunu dominantnosti materije u svemiru. Nastalo je gotovo 500 milijuna parova čestica zvanih B mezoni i njihovih protivnih antitvari B-bar mezona za istraživanje. BaBar istraživači su otkrili da se B i B-bar mezoni zaista drukčije ponašaju, što poništava takozvanu obrnutu simetriju vremena koja uključuje simetrije naboja (pozitivnog naspram negativnog) i paritet (koji bi se mogao prikazati kao ljevoruki naspram dešnjaka). Ovo otkriće je pridonijelo osvajanju Nobelove nagrade za fiziku 2008. godine.

Obrnuta simetrija je povezana sa simetrijom vremenske promjene smjera kroz CPT (naboj-paritet-vrijeme). Ovo je teorem kojim se utvrđuje da tri simetrije moraju ostati u ravnoteži u bilo kojem sustavu čestica. Ako je jedna od ovih čestica izvan ravnoteže, barem jedna od ostalih mora isto biti takva. Tako BaBar podaci omogućuju traženje narušavanja simetrije vremenske promjene smjera, što bi omogućilo ravnotežu CPT-a.

BaBar analiza se bazira na konceptu predloženom 1999. godine. Istraživači su ispitali lanac transformacije čestica u kojima su B mezoni prolazili kroz dva stanja zvana B-zero i B-even. Uzimajući u obzir kvantno zaplitanje B mezona, koje daje informaciju o prvoj raspadnutoj čestici i omogućava određivanje stanja partnerske čestice za vrijeme propadanja, znanstvenici su otkrili da su se ove transformacije događale šest puta češće u jednom pravcu nego u drugom.

„Ovo je novi pristup interpretaciji podataka koje smo već koristili za proučavanje CP simetrije.“ rekao je BaBar fizičar i koordinator Abner Soffer, profesor sa Sveučilišta u Tel Avivu. „Samo malom promjenom gledišta uspjeli smo vidjeti i narušavanje vremena. Taj efekt je bio prisutan i ranije, ali nitko nije o njemu razmišljao na pravi način.“

Narušavanje vremena se prije moglo vidjeti u česticama zvanim neutralni kaoni u CPLEAR- ovom eksperimentu na CERN-u, ali to mjerenje nije bilo direktno zbog nemogućnosti razlikovanja T narušavanja od CP narušavanja, a interpretacija ovih rezultata je naišla na kritike. Teško je uspostaviti uvjete u laboratoriju za proučavanje narušavanja vremenske promjene, objasnio je Martinez-Vidal. Ali BaBar je stvorio prave uvjete za pravo, direktno mjerenje.

„U prošlosti se pravi test simetrije vremenske promjene smjera s nestabilnim česticama smatrao nemogućim.“ rekao je Jose Bernabeu, profesor na Sveučilištu u Valenciji i IFIC-u i jedan od začetnika koncepta analize. „Spektakularno je što je rješenje došlo iz istog fenomena zaplitanja korištenog u kvantnoj komunikaciji i računarstvu.“

Michael Roney, glasnogovornik BaBara i profesor na Sveučilištu Victoria u Kanadi je rekao: “BaBarovi podaci su jako korisni i nastavljaju davati važne rezultate kao što je ovaj jedinstveni i nedvosmislen test iz područja kvantne teorije. Dok mi nastavljamo s radom na skoro 100 mjerenja iz BaBara koja istražuju fundamentalnu prirodu vremena i tvari, zadovoljni smo što i dalje potvrđujemo ovu teoriju.“

Izvor:znano.st

Leave a Comment