Międzynarodowy zespół naukowców przeprowadził najbardziej dokładne pomiary łamania symetrii CP w rozpadach hiperonów. Kluczowy wkład w analizę mieli badacze z NCBJ – dr Varvara Batozskaya i prof. dr hab. Andrzej Kupść.

Wyniki badań opublikowano 18 maja w czasopiśmie Physical Review Letters, DOI: https://doi.org/10.1103/c1fz-9r8q 

Jedną z największych zagadek fizyki jest różnica pomiędzy ilością materii i antymaterii we Wszechświecie i co było jej przyczyną. Obecnie najlepsze wyjaśnienie oferuje zaproponowana przez Andrieja Sacharowa teoria tzw. bariogenezy, która zakłada m.in. istnienie oddziaływań, które łamią symetrię CP. Zasada ta mówi, że cząstki powinny zachowywać się identycznie, jak ich antycząstki (C) odbite w lustrze (P).

Naukowców interesuje szczególnie badanie łamania tej symetrii przez bariony, co pozwala dodatkowo na testowanie poprawności modelu standardowego – teorii opisującej fundamentalne oddziaływania i cząstki. Szczególną uwagę grupy badaczy z eksperymentu BESIII w Chinach zwrócił rozpad hiperonów Xi, czyli cząstek zawierających dwa kwarki dziwne (s). Rozpad  ten do końcowego protonu następuje dwustopniowo, co pozwala na unikalny pomiar kąta rotacji wektora spinu barionów.

W celu określenia, czy podczas ich rozpadu doszło do złamania symetrii CP, konieczne było bardzo dokładne wyznaczenie poszczególnych parametrów rozpadu, takich jak różnice fazy silnej i słabej. Nowa analiza danych, w którą kluczowy wkład mieli dr Varvara Batozskaya i prof. dr hab. Andrzej Kupść z Zakładu Fizyki Wielkich Energii NCBJ, pozwoliła na uzyskanie niespotykanej dotąd precyzji wyników.

Analizę wykonano w oparciu o oryginalną metodę opracowaną przez profesora Kupścia i współpracowników (Phys.Rev.D 99 (2019) 5, 056008 i Phys.Rev.D 100 (2019) 11, 114005). Dr Batozskaya była koordynatorką nowych badań.

Porównanie uzyskanych wyników z wartościami przewidywanymi przez model standardowy nie dało podstaw do podejrzewania łamania symetrii CP w badanym procesie. – Wszystkie wyniki wykazały zgodność z poprzednimi uzyskanymi z danych BESIII. Istotne jest jednak to, że ośmiokrotnie większy zbiór danych pozwolił nam otrzymać dużo większą precyzję wyznaczonych parametrów. Na przykład wartości dla fazy słabej wyznaczyliśmy z największą dokładnością spośród dotychczas badanych rozpadów barionów – wyjaśnia dr Varvara Batozskaya.

Otrzymanie dokładniejszych wyników będzie możliwe dopiero dzięki nowym ośrodkom, które dostarczą badaczom znacznie większe ilości danych eksperymentalnych. Obecne prace będą stanowić dla nich podstawę, dzięki której być może uda się jednoznacznie określić, dlaczego od samego początku nasz Wszechświat jest zdominowany właśnie przez materię.