Nazwa Projektu: Testy symetrii fundamentalnych wykorzystujące spolaryzowane bariony

Akronim Projektu: OPUS 27

Budżet Projektu: 1 528 000 PLN

Czas trwania projektu: 02.01.2025 - 01.01.2029

Kierownik Projektu: prof. dr hab. Andrzej Kupść

Opis Projektu:

Jak pokazują obserwacje astronomiczne materia dominuje ilościowo nad antymaterią we wszechświecie. Fakt ten stanowi jedną z największych zagadek współczesnej nauki. Problem ten jest ściśle powiązany z niezachowaniem symetrii parzystości ładunkowej (CP), co stanowi jeden z warunków koniecznych do rozwiązania zagadki. Model Standardowy (SM)cząstek elementarnych przewiduje niezachowanie symetrii CP, jednak nie jest ono wystarczające do wyjaśnienia ogromnej nadwyżki materii. Pośrednio wskazuje to na istnienie innych źródeł łamania CP (CPV) wymagających nowej fundamentalnej teorii cząstek elementarnych. Efekt łamania CP w rozpadach słabych mezonów zawierających kwark dziwny lub piękny jest stosunkowo dobrze zbadany i jest zgodny z przewidywaniami SM. Ostatnio naruszenie odkryto również w rozpadach mezonów powabnych. Dla barionów przewidywana jest podobna wielkość bezpośredniego mechanizmu CPV jak dla mezonów, ale ponieważ jest trudniej wyprodukować bariony nie została ona jeszcze zaobserwowana w tych procesach. W obecnym projekcie opracujemy bardziej czułe metody poszukiwania CPV wykorzystujące rozpady barionów spolaryzowanych spinowo.

Metody te będą zastosowane w zderzaczu eksperymencie  BESIII (Chiny) oraz w LHCb (CERN). Po raz pierwsze zastosowano nasze metody  do testów symetrii CP w rozpadach  hiperonów w rozpadach zostały niedawno przeprowadzone w eksperymencie BESIII. Obecnie planujemy poszukiwać też CPV w rozpadach spolaryzowanych barionów powabnych.
Przy pomocy wielowymiarowej analizy amplitud i naszego modułowego formalizmu dla macierzy gęstości produkcji i rozpadów ocenimy czułość metod co pozwoli na optymalizację planowanych eksperymentów. Wstępne wyniki pokazują na znaczący wzrost precyzji w przypadku użycia spolaryzowanych barionów. Zajmiemy się więc również problemem znalezienia intensywnych źródeł spolaryzowanych barionów. W szczególności będziemy badać polaryzację barionów powabnych w anihilacji elektronowo-pozytonowej w BESIII przy użyciu nowych danych zebranych po zwiększeniu intensywności wiązek w 2024 roku.

Wyniki projektu dadzą wkład do rozwiązania jednego z największych problemów we współczesnej fizyce, jakim jest poszukiwanie nowych mechanizmów naruszania CP. W szczególności zostaną opracowane nowatorskie metody zwiększające czułość pomiarów. Metody wyznaczenia polaryzacji spinowej barionów powabnych mogą być powszechnie stosowane w wielu eksperymentach.