کشف سرنخ جدیدی از راز برتری ماده بر پادماده

یکی از بزرگ‌ترین معماهای کیهان‌شناسی، برتری چشمگیر ماده نسبت به پادماده در جهان است. پدیده‌ای به نام نقض تقارن بار و پاریته (CP violation) از عوامل کلیدی در تبیین این عدم‌تعادل به شمار می‌رود. در حالی‌که پیش‌تر مطالعاتی بر روی مزون‌های چارم‌شده اثرات قابل توجهی از این نقض را نشان داده بودند، بررسی مشابه در مورد باریون‌های چارم‌شده به نتایج قطعی نرسیده بود.

اکنون پروفسور «شیاو-گانگ هه» و دکتر «چیا-وی لیو» از مؤسسه «تسونگ-دائو لی» در دانشگاه شانگهای، با استفاده از نظریه تقارن SU(3) و مکانیزمی موسوم به «پخش مجدد در حالت نهایی» (final-state re-scattering)، نشان داده‌اند که احتمالاً نقض CP در واپاشی باریون‌های چارم‌شده بسیار قوی‌تر از پیش‌بینی‌های گذشته است.

پخش مجدد در حالت نهایی به عنوان عامل مهمی در تقویت اثرات نقض تقارن عمل می‌کند. این فرآیند، از طریق تعاملات ثانویه بین ذرات در وضعیت نهایی، فازهای قوی مورد نیاز برای بروز نقض CP را ایجاد می‌کند. بنا بر پیش‌بینی این پژوهش، میزان عدم‌تقارن ماده و پادماده در واپاشی این باریون‌ها می‌تواند به حدود یک‌هزارم برسد؛ عددی که بسیار بالاتر از برآوردهای پیشین است.

 

 
مؤسسه Tsung-Dao Lee که در سال ۲۰۱۷ در شانگهای تأسیس شد، بر درک اصول بنیادی طبیعت تمرکز دارد. پروفسور هه با اشاره به اهمیت این تحقیق گفت: «بررسی نقض CP در ذرات چارم افق‌های تازه‌ای برای آزمایش‌های تجربی و درک سازوکارهای بنیادی کیهان می‌گشاید.» این یافته‌ها همچنین می‌توانند به آزمونی جدی برای مدل استاندارد فیزیک و حتی کشف فیزیکی فراتر از آن بینجامند.

در حال حاضر آزمایش‌هایی مانند BESIII، LHCb و Belle II توانایی‌هایی برای بررسی این پدیده دارند و انتظار می‌رود تأسیسات آتی مانند مرکز Super Tau-Charm Facility در چین، با حساسیت بالاتر، پشتیبان پژوهش‌های پیشرفته‌تر در این زمینه باشد.