شرح خبر
مشاهده بیش از اندازه‌ی ماده در سنجش با پادماده در جهان امروز یک چیستان ماندگار در فیزیک تا کنون بوده است. نبود ترازمندی این دو به معنای ناهمگونی در رفتار ماده و ذره‌های پادماده است. این ناهمگونی ، یا "نبود تقارن" ، به برنام نقض تقارن CP شناخته می شود و بخشی بنیادین از الگوی استانده(مدل استاندارد) فیزیك ذرات است. ولی اندازه شکست CP پیش بینی شده با این الگو و مشاهده در آزمایش‌ها برای روشن‌نگری نبود برابری كیهانی بسیار ناچیز است، كه منابع و شکست(نقض) CP را تا کنون فراتر از الگوی استاندارد نشان نمی داد.

در نوزدهمین همایش [کوارک]زیبایی ماه گذشته و نیز در یک وبینار در ۶ اکتبر در سرن ، LHCb نخستین مشاهده نبود تقارن ماده وابسته به زمان و پادماده را در ذراتی به نام مزون Bₛ⁰ گزارش داد که دارای یک پادکوارک زیبا(ته)b و یک کوارک افسونc است.
شکست(نقض) CP برای نخستین بار بیش از پنج دهه پیش در ذراتی به نام مزون K⁰ مشاهده شد و از آن زمان در دیگر ذره‌ها نیز مشاهده شده است(چارت زمانی-نگاره ۱)



همچنین در مزون‌های B⁰ در سال ۲۰۰۱ با آزمایش‌هایی در آزمایشگاه SLAC در ایالات متحده و آزمایشگاه KEK در ژاپن، و بتازگی با همکاری LHCb در مزون های D⁰ یافت شده است.
این نشانه شکست(نقض) می تواند به دو شکل نمود یابد: زمان-یکپارچه time-integrated و زمان-وابسته time-dependent. در یکپارچه با زمان، شمار تبدیل یا "واپاشی" یک ذره ماده به ذرات ویژه‌ای با ذره پادماده‌ی آن متفاوت است. در گونه وابسته به زمان، شکست در درازای عمر ذره به چرایی نوسان خود به خود ذره به پادذره و وارون آن یکی نیست.
پژوهش نوین LHCb نخستین مشاهده نقض CP وابسته به زمان را در مزون های Bₛ⁰ ، در فروپاشی آنها به مزون‌های K باردار فراهم می‌کند. پیامدی که با آمیختن داده های گردآوری شده‌ی گام نخست و دوم برخورد بزرگ هادرونی بدست آمده است، دارای ارزش آماری ۶/۷ انحراف استاندارد است که فراتر از آستانه ۵ انحراف استاندارد است که بدست فیزیکدانان ذرات برای درستی مشاهده بکار می‌رود.
کریس پارکز ، سخنگوی LHCb می گوید:
"مزون های Bₛ⁰ میان ذره و پادذره سه هزار میلیارد بار در ثانیه نوسان می کنند، ولی آشکارسازهای نیرومند سرن مشاهده این نوسان‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. مشاهده‌ی ما از شکست CP وابسته به زمان در مزون Bₛ⁰ نشان دهنده یک نقطه عطف دیگر در پژوهش ناهمگونی میان ماده و پادماده است و به مشاهده‌های پیشین ما درباره شکست CP یکپارچه با زمان در این مزون‌ها افزون می‌شود."
در دنیای چشمگیر(جذاب) مکانیک کوانتوم ، مزون های B⁰ و Bₛ⁰ به ذرات دیگر دگرگون می شوند. به این ویژگی اختلاط یا نوسان گفته می‌شود. مزون‌های Bₛ⁰ با بسامد بسیار بالا کمابیش ۳ میلیون میلیون بار در ثانیه( 10¹²×3 )، میانگین کمابیش ۹ بار در درازای زندگی خود نوسان می‌کنند. این ویژگی نوسان پدیده‌ای را به نام نقض CP وابسته به زمان می‌آفریند که بدست یک هنرمند در نگاره ۲ به برنام آونگ نوسانی در برابر آینه شکست CP نشان داده شده است.



واکاوی(تجزیه و تحلیل) داده شده در همایش، اندازه گیری نبود تقارنCP وابسته به زمان را در واگشایی(تجزیه) ⁻B⁰→π⁺π و ⁻Bₛ⁰→K⁺K با سودبردن از نمونه داده ای از برخوردهای pp در پیوند با درخشندگی یکپارچه ۱/۹fb⁻¹ گردآوری شده در انرژی مرکز جرم ۱۳TeV نشان می‌دهد(نگاره 3).



از همان نمونه داده برای اندازه‌گیری نبود تقارن CP یکپارچه با زمان در واگشایی ⁻Bₛ⁰→π⁺K و ⁻B⁰→K⁺π فایده برده می‌شود. پیامدش با اندازه‌گیری‌های پیشین سازگار است و آمیختن آن با اندازه‌گیری‌های پیشین اجرای نخست LHcb نیز انجام می‌شود. پیامداین کاوش‌ها نخستین مشاهده(در بیش از 5σ ) از نبود CP وابسته به زمان در واگشایی Bₛ⁰ است.



در نمودار سوی چپ(نگاره 4l)بالا نبود تقارن CP واگشایی مزون Bₛ⁰ به جفت ⁻k⁺k به نام تابعی از زمان فروپاشی مزون Bₛ⁰ را نشان می دهد. نبود تقارن نوسانی ناصفر آشکارا مشاهده می‌شود که نشانگر نبود CP وابسته به زمان در فروپاشی‌های Bₛ⁰ است. نمودار سوی راست بالا(نگاره 4r) نبود تقارن همسان مزون B⁰ را نشان می دهد که به جفت ⁻π⁺ π فروپاشی می شود. ژرفنگری داشته باشید که نوسان‌های مزون Bₛ⁰ بسیار تندتر از نوسان‌های مزون B⁰ است. برای همین نبود تقارن CP فروپاشی Bₛ⁰ وارونه با نمودار نبود تقارن B⁰ در تکه برابر شده در یک دوره نوسان گزارش می‌شود.



نمودارهای (نگاره ۵) توزیع جرمی ثابت مزونهای ⁺k⁻ π و ⁻k⁺ π را نشان می‌دهد. واگشایی‌های B⁰(سفید) بر طیف چیره شده‌اند و سهم واگشایی‌های Bₛ⁰ با رنگ آبی نشان داده شده است.
اندازه‌گیری ناهمگونی(اختلاف) میان اندازه واگشایی(تجزیه)
Bₛ⁰→K⁺π⁻ و Bₛ⁰→K⁻π⁺
به LHCb روادید داد تا نخستین مشاهده‌های شکست CP در فروپاشی مزون های Bₛ⁰ را در آوریل ۲۰۱۳ با فایده بردن از نمونه داده‌های گردآوری شده در سال ۲۰۱۱ انجام دهد فیزیکدانان LHCb به سادگی دریافتند که شمار مزون‌های Bₛ⁰ به جفت‌های ⁻K⁺π و ⁺K⁻π واگشایی(متلاشی) می شود (شکست CP یکپارچه با زمان). این ناهمگونی را می‌توان با داده های نوین در پخش جرم ثابت دگرگون کرد، برای نمونه به یکی نبودن بلندای دو سهم آبی، نشان داده شده با خط افقی بنگرید(نگاره ۵). خط افقی بالا نشان می دهد که شکست CP یکپارچه نیز به آسانی برای واگشایی‌های مزون B⁰ مشاهده می شود.
گام‌های سپسین(بعدی) سنجش اندازه گیری با دیگر اندازه‌گیری‌های شکست CP و پیش بینی‌های الگوی استانده(مدل استاندارد) و فراتر از آن خواهد بود.
شکست CP بازگویی ریاضی ناهمگونی رفتار میان ماده و پادماده در الگوی استانده (SM) فیزیک ذرات است. این ناهمگونی برای روشن‌نگری چیرگی ماده بر پادماده که در جهان مشاهده می شود نیاز است و تفسیر کنونی شکست CP در SM نمی تواند این نبود ترازمندی بسیار بزرگ را روشن‌نگری کند. از این رو پژوهش‌های در پیوند با شکست CP راهی امیدوار کننده در جستجوی فیزیک فراتر از SM در داده های گردآوری شده در LHC است. پیامدهای گفته شده ۴ اکتبر امکان اندازه گیری بهبود یافته در زاویه های CKM از α و γ و یا فاز اختلاط Bₛ⁰ را فراهم می‌کند. واگشایی‌های پژوهش شده در این اندازه‌گیری به یاری فیزیک فراتر از SM حساس هستند و می توان آنها را با پیامدهای واگشایی‌های فرآیندهای SM سنجید.
تنها پس از انجام این سنجش‌ها، پژوهشگران توانایی خواهند داشت بگویند که آیا اندازه‌گیری نوین یک شگفتی را پنهان می کند که شاید به روشن‌نگری نبود تعادل ماده - پادماده در جهان یاری دهد.
ریزداده‌های بیشتر و اندازه‌های عددی را می‌توان در همایش و وبینار CERN ، مقاله آینده LHCb و همچنین به روزرسانی CERN یافت. بسیاری از پیامدهای چشمگیر دیگر را می‌توان در سخنرانی های LHCb در تارنمای همایش BEAUTY جستجو کرد.
بنمایه: تارنمای سرن و LHCb
دکترفرشاداشکبوس



نویسنده خبر: فرشاد اشکبوس (عضو پیوسته)
کد خبر :‌ 3170

آمار بازدید: ۲۵۹
همرسانی این خبر را با دوستان‌تان به اشتراک بگذارید:
«استفاده از اخبار انجمن فیزیک ایران و انتشار آنها، به شرط
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»‌


صفحه انجمن فیزیک ایران را دنبال کنید




حامیان انجمن فیزیک ایران   (به حامیان انجمن بپیوندید)
  • پژوهشگاه دانش‌های بنیادی
  • مرکز فناوری‌های کوانتومی ایران
  • دانشگاه صنعتی شریف

کلیه حقوق مربوط به محتویات این سایت محفوظ و متعلق به انجمن فیریک ایران می‌باشد.
Server: Iran (45.82.138.40)

www.irandg.com