Антиматерия — это своеобразное «отражение» материи. Позитрон подобен электрону, только имеет положительный заряд, антипротон подобен протону, но заряжен отрицательно. Когда антиматерия встречается с материей, обе исчезают — аннигилируют (в эквивалентном количестве), и выделяется большое количество энергии в виде излучения (фотонов). Античастицы «ловят» на орбите (этим занимается итальянский эксперимент PAMELA на борту российского спутника ДЗЗ «Ресурс-ДК», а также детектор AMS-02 на борту МКС), а также на специальной установке ALPHA, также расположенной в CERN. Судя по тому (немногому), что мы знаем о материи и антиматерии, они должны быть эквивалентны, но во время Большого взрыва родилось совершенно одинаковое количество материи и антиматерии, и, будь они совсем-совсем похожи, они бы полностью аннигилировали — и наш мир бы не существовал. Между ними должна быть какая-то разница (более подробно об антиматерии можно прочитать в лекции одного из коллабораторов CERN Андрея Крохотина на «Газете.Ru»).
это произведение двух симметрий: C — зарядовое сопряжение, которое превращает частицу в ее античастицу, и P — четность, которая создает зеркальное изображение физической системы. Сильное взаимодействие и электромагнитное взаимодействие являются инвариантными по отношению к комбинированной операции CP-преобразования, но эта симметрия немного нарушается в процессе некоторых типов слабого распада. Исторически CP-симметрия была предложена Львом Ландау для восстановления порядка после открытия нарушения пространственной четности в 1950-е годы. Однако в 1964 году Джеймс Кронин и Вэл Фитч показали, что CP-симметрия тоже может быть нарушена.
В физике элементарных частиц нарушение CP-инвариантности — это нарушение комбинированной четности (CP-симметрии), то есть неинвариантность законов физики относительно операции зеркального отражения с одновременной заменой всех частиц на античастицы. Оно играет важную роль в теориях космологии, которые пытаются объяснить преобладание материи над антиматерией в нашей Вселенной.
Впервые такое нарушение было обнаружено при распаде нейтральных каонов в 1964 году, за что была присуждена Нобелевская премия.
Сорок лет спустя этот феномен был обнаружен при распаде B0 — мезонов и позднее — у заряженных B+- мезонов.
Оказывается, что вероятности этих распадов для материи и антиматерии разные.
Причем разница эта настолько мала, что для получения достоверного результата ученым приходится накапливать большую статистику, анализируя распады миллионов B-мезонов. «Обнаружение асимметрии в поведении частиц B0s с достоверностью 5 сигма (при такой достоверности на 3,5 млн положительных событий приходится лишь одно отрицательное, такое значение достоверности общепринято в тех разделах физики и математики, где изучаются вероятностные события) стало возможным благодаря огромному объему данных, полученных на коллайдере, и благодаря способностям нашего детектора идентифицировать частицы», — заявил Пьерлуиджи Кампана, представитель международного эксперимента.
«Другие эксперименты были не в состоянии собирать достаточно данных о распадах этих мезонов», — добавил он. Эта частица стала четвертым источником информации о нарушении CP-инвариантности в элементарных частицах.
В 1967 году академик Андрей Сахаров показал, что этот феномен был необходимым условием для почти полного уничтожения антивещества после сразу после рождения Вселенной.
Все открытые факты нарушения инвариантности лежат в рамках Стандартной модели (эта теоретическая модель в физике элементарных частиц, которая описывает электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц, но не описывает темную материю, темную энергию и гравитацию). «Мы также знаем, что все эффекты, предсказанные Стандартной моделью, слишком малы, чтобы объяснить доминирование материи во Вселенной. Однако, изучая эффекты нарушения CP-инвариантности, мы ищем недостающие элементы пазла, которые станут крепкой проверкой теории и указанием на существование физики за пределами Стандартной модели», — считает Кампана.
Ученые связывают свои надежды с поиском нарушений CP-инвариантности в частицах нейтрино, однако у физиков пока нет идей, как реализовать такие эксперименты.
