Universul nu ar fi trebuit să existe. O nouă descoperire a cercetătorilor de la CERN explică de ce, totuși, suntem aici: o „eroare cosmică”.
Te-ai întrebat vreodată de ce ești aici? Nu într-un sens filosofic, ci fizic. De ce există galaxii, stele, și tu, în loc de un vid absolut? Teoretic, Universul nu ar fi trebuit să supraviețuiască primei sale secunde. Materia și antimateria, create în cantități egale la Big Bang, ar fi trebuit să se anihileze reciproc într-o explozie de lumină pură. Și totuși, iată-ne.
O „eroare cosmică” în sistem, o asimetrie infinitezimală, este singurul motiv pentru care citești aceste rânduri. Iar acum, fizicienii de la CERN cred că au găsit una dintre cele mai clare dovezi ale acestei imperfecțiuni salvatoare.
Ce au descoperit, mai exact, oamenii de știință?
Într-un studiu publicat în prestigioasa revistă Nature, cercetătorii de la Marele Accelerator de Hadroni (LHC) au confirmat ceva ce bănuiau de mult timp: legile fizicii nu tratează materia și antimateria în mod egal. Au descoperit o diferență fundamentală în modul în care se „dezintegrează” o particulă numită barion și geamănul său din antimaterie.
Barionii sunt cruciali – ei sunt „cărămizile” din care este făcută aproape toată materia pe care o vedem, inclusiv noi. Până acum, această asimetrie (numită tehnic „încălcarea simetriei CP”) fusese observată doar la altă clasă de particule, mezonii. Găsirea ei și în barioni este un pas uriaș în înțelegerea existenței noastre.
O „eroare cosmică” de 2,5% care schimbă totul
Pentru a ajunge la această concluzie, echipa a analizat un volum colosal de date, colectate între anii 2011 și 2018, examinând peste 80.000 de evenimente de dezintegrare a unei particule exotice numite barion lambda-beauty (Λb) și a omologului său din antimaterie.
Dacă Universul ar fi fost perfect simetric, ambele s-ar fi dezintegrat identic, ca într-o oglindă. Însă nu au făcut-o. Cercetătorii au descoperit o diferență de 2,5%. Poate părea puțin, dar în lumea fizicii cuantice, este enorm.
Certitudinea statistică a descoperirii este de 5,2 sigma. Pentru un profan, asta înseamnă că șansa ca acest rezultat să fie o simplă coincidență este de 1 la 10 milioane. Este o certitudine.
„Acest lucru arată că diferențele subtile dintre materie și antimaterie există într-o gamă mai largă de particule. Asimetria materie-antimaterie din Univers necesită încălcarea simetriei CP în barioni, astfel încât descoperirea reprezintă un pas important.”, a explicat pentru publicația Science Alert Xueting Yang, fizician la CERN și autor principal al studiului.
Marele Mister Cosmic: de ce există „ceva” în loc de „nimic”?
Pentru a înțelege miza, trebuie să ne întoarcem la Big Bang. Teoria spune că energia exploziei primordiale s-a transformat în cantități perfect egale de materie și antimaterie. Problema? Când materia și antimateria se întâlnesc, se anihilează reciproc. Dacă balanța ar fi fost perfectă, întregul conținut al Universului ar fi dispărut într-o fracțiune de secundă, lăsând în urmă doar un gol energetic.
Faptul că existăm dovedește că balanța nu a fost perfectă. Dintr-un motiv necunoscut, pentru fiecare miliard de particule de antimaterie, s-a format un miliard și o particulă de materie. Tot ceea ce vedem azi – galaxii, planete, viață – este acel rest infim care a supraviețuit anihilării. Această nouă descoperire este o dovadă directă a mecanismului care a permis acest dezechilibru.
Este important de menționat că această descoperire nu rezolvă complet misterul. Deși confirmă că asimetria există și în barioni, exact cum a prezis Modelul Standard al fizicii, magnitudinea ei nu este suficient de mare pentru a explica singură întreaga cantitate de materie din Univers.
„Fizicienii caută noi surse de încălcare a CP, dincolo de ceea ce prezice Modelul Standard. Descoperirea unor astfel de surse ar putea duce la o nouă fizică.”, adaugă Yang.
Cu alte cuvinte, știm acum mai bine cum am supraviețuit, dar încă mai căutăm forțe sau particule necunoscute care au înclinat balanța decisiv în favoarea noastră. Căutarea continuă, dar acum avem o hartă mai clară a locului în care trebuie să privim: în aceste imperfecțiuni subtile care fac Universul nu doar posibil, ci și fascinant.
