Oggi, 2 agosto 2004, i fisici delle particelle del Regno Unito e di tutto il mondo che lavorano all'esperimento BABAR presso lo Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) negli Stati Uniti, hanno annunciato nuovi entusiasmanti risultati che dimostrano una drammatica differenza nel comportamento di materia e antimateria. La loro scoperta può aiutare a spiegare perché l'Universo in cui viviamo è dominato dalla materia, piuttosto che contenere parti uguali di materia e antimateria.
L'acceleratore PEP-II di SLAC si scontra con gli elettroni e le loro controparti di antimateria, i positroni, per produrre un'abbondanza di particelle esotiche pesanti e coppie anti-particella note come mesoni B e anti-B. Queste rare forme di materia e antimateria sono di breve durata, a loro volta in decomposizione verso altre particelle subatomiche più leggere, come kaoni e pioni, che si possono vedere nell'esperimento BABAR.
“Se non ci fosse differenza tra materia e antimateria, sia il mesone B che il mesone anti-B mostrerebbero esattamente lo stesso schema di decadimenti. Tuttavia, la nostra nuova misurazione mostra invece un esempio di una grande differenza nei tassi di decadimento. " ha dichiarato Marcello Giorgi, di SLAC, Università di Pisa e INFN, portavoce di BABAR.
Analizzando i decadimenti di oltre 200 milioni di coppie di mesoni B e anti-B, gli sperimentatori hanno scoperto una sorprendente asimmetria materia-antimateria. "Abbiamo trovato 910 esempi del mesone B in decomposizione in un kaon e un pione, ma solo 696 esempi per l'anti-B", ha spiegato Giorgi. "La nuova misurazione è il risultato delle eccezionali prestazioni dell'acceleratore PEP-II di SLAC e dell'efficienza del rivelatore BABAR. L'acceleratore ora funziona a 3 volte le prestazioni di progettazione e BABAR è in grado di registrare circa il 98% delle collisioni. ”
Mentre BABAR e altri esperimenti hanno già osservato asimmetrie materia-antimateria, questa è la prima volta che si rileva una differenza contando semplicemente il numero di decadimenti dei mesoni B e anti-B nello stesso stato finale. Questo effetto è noto come violazione diretta del CP e risulta essere del 13%; un effetto simile si verifica per i decadimenti di Kaon e antiKaon ma solo a livello di 4 parti su un milione!
“Questo è un segnale forte e convincente di violazione diretta della CP nei decadimenti B, un tipo di asimmetria materia-antimateria che si aspettava esistesse ma non è mai stata osservata prima. Con questa scoperta l'intero schema delle asimmetrie materia-antimateria si sta riunendo in un quadro coerente. Sono molto emozionato e contento quando uno dei miei studenti post-laurea, Carlos Chavez, che è attualmente al SLAC, è stato direttamente coinvolto. " ha detto Christos Touramanis dell'Università di Liverpool.
Dan Bowerman, un membro del team BABAR dell'Imperial College aggiunge: "Quando l'universo iniziò con il big bang, materia e antimateria furono create in egual misura. Tuttavia, tutte le osservazioni indicano che viviamo in un universo fatto solo di materia. Quindi dobbiamo chiederci, cosa è successo all'antimateria? Il lavoro di BABAR ci sta avvicinando a rispondere a questa domanda. "
Le sottili differenze tra il comportamento della materia e l'antimateria devono essere responsabili dello squilibrio materia-antimateria che si è sviluppato nel nostro universo. Ma la nostra attuale conoscenza di queste differenze è incompleta e insufficiente per spiegare il dominio della materia osservata. La violazione della CP è una delle tre condizioni descritte dal fisico russo Andrei Sakharov per spiegare lo squilibrio osservato tra materia e antimateria nell'universo.
Il professor Ian Halliday, amministratore delegato del Consiglio di ricerca in fisica delle particelle e astronomia, che finanzia la partecipazione del Regno Unito a BABAR, ha dichiarato: "Non capiamo ancora ancora come si è evoluta la questione su cui domina l'Universo in cui viviamo. Tuttavia, questo nuovo risultato e le recenti misurazioni correlate in BABAR e altri esperimenti in tutto il mondo, hanno notevolmente migliorato la nostra comprensione in questo settore. C'è ancora molto da scoprire e imparare su questo problema fondamentale. "
Fonte originale: comunicato stampa PPARC
