แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคทำนายความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสารที่เรียกว่าการละเมิดประจุ-พาริตี (CP) แต่ขนาดของความไม่สมดุลในแบบจำลองมาตรฐานนั้นไม่ใหญ่พอที่จะอธิบายถึงความไม่สมดุล และจนถึงขณะนี้ความไม่สมมาตรนี้สังเกตพบเฉพาะในการสลายตัวของอนุภาคที่เรียกว่ามีซอนเท่านั้น ในการศึกษาใหม่สองชิ้น นักฟิสิกส์จากความร่วมมือ LHCbที่เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) ของ CERN พบหลักฐานการละเมิด CP ในการสลายตัวของแบริออนและการสลายตัวของบิวตีแฮดรอนจนกลายเป็นอนุภาคชาร์โมเนียม ซึ่งส่องแสงให้กับปริศนาสสาร-ปฏิสสารทั้งสองชิ้นนี้
มุมมองของเครื่องตรวจจับ LHCb เครดิตภาพ: CERN.
การทดลองต่างๆ รวมทั้ง LHCb ได้ทำการค้นหาการละเมิด CP ในแบริออน โดยการมองหาความแตกต่างในลักษณะที่สสารและแบริออนปฏิสสารจะสลายตัวไปเป็นอนุภาคอื่น
แต่จนถึงขณะนี้การค้นหาเหล่านี้กลับกลายเป็นมือเปล่า
แม้ว่าการศึกษา LHCb ครั้งหนึ่งได้ส่งหลักฐานของกระบวนการในการสลายตัวเฉพาะของแลมบ์ดาแบริออนด้านล่าง แต่หลักฐานนั้นไม่ได้เพิ่มขึ้นในการศึกษาต่อมาที่วิเคราะห์ตัวอย่างที่ใหญ่ขึ้นของการสลายตัวดังกล่าว
ในการศึกษาใหม่ครั้งแรกนักฟิสิกส์ของ LHCb ได้กรองข้อมูลการชนกันของโปรตอน-โปรตอนที่ได้รับระหว่างการวิ่งครั้งแรกและครั้งที่สองของ LHC เพื่อค้นหารูปแบบการสลายตัวที่แตกต่างกันของแลมบ์ดาแบริออนด้านล่าง รวมถึงการสลายของมันไปเป็นแลมบ์ดาแบริออนและแคออนสองตัว
จากนั้นพวกเขามองหาการละเมิด CP ในแต่ละโหมดการสลายตัวโดยการนับจำนวนการสลายตัวของแลมบ์ดาแบริออนด้านล่างและคู่ปฏิสสารของมัน และหาความแตกต่างระหว่างทั้งสอง
สำหรับการสลายตัวของแลมบ์ดาแบริออนและแคออนสองตัว ความแตกต่างนี้แสดงให้เห็นหลักฐานของการละเมิด CP โดยมีนัยสำคัญเป็นค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 3.2
ในการศึกษาครั้งที่สองทีมงาน LHCb หันความสนใจไปที่การสลายตัวของบิวตี้มีซอนที่มีประจุไฟฟ้าเป็น J/psi และไพออนที่มีประจุ
J/psi คืออนุภาคชาร์โมเนียม - มีซอนที่ประกอบด้วยชาร์มควาร์กและแอนติควาร์ก
ดำเนินการวิเคราะห์ที่คล้ายคลึงกับการศึกษาแลมบ์ดาแบริออนด้านล่าง และยังใช้ข้อมูลจากการดำเนินการครั้งแรกและครั้งที่สองของ LHC พวกเขาพบหลักฐานของการละเมิด CP ในโหมดสลายตัวของมีซอนบิวตี้มีซอนที่มีประจุ อีกครั้งด้วยนัยสำคัญที่ 3.2 มาตรฐาน การเบี่ยงเบน
การค้นพบนี้แสดงให้เห็นถึงหลักฐานการละเมิด CP ในการสลายตัวของบิวตี้แฮดรอนไปจนถึงอนุภาคชาร์โมเนียม
“การศึกษาของเราเป็นก้าวสำคัญในการพิจารณาว่ามีการละเมิด CP อยู่ในความเสื่อมโทรมประเภทนี้หรือไม่” ผู้เขียนกล่าว
“ข้อมูลจาก LHC ครั้งที่ 3 และจาก LHC ความส่องสว่างสูงที่วางแผนไว้ของ Collider ได้รับการตั้งค่าให้ให้ความกระจ่างเพิ่มเติมเกี่ยวกับปริศนาสสาร-ปฏิสสารเหล่านี้และชิ้นส่วนอื่นๆ”
-
ความร่วมมือ LHCb 2024. การศึกษาการสลายตัวของ Λ0b และ Ξ0b ถึง Λh+h'− และหลักฐานการละเมิด CP ในการสลายตัวของ Λ0b → ΛK+K− arXiv: 2411.15441
ความร่วมมือ LHCb 2024. หลักฐานแรกสำหรับการละเมิด CP โดยตรงในด้านความงามต่อการสลายชาร์โมเนียม arXiv: 2411.12178
