فیزیکدانان ذراتی را کشف کرده‌اند که بین ماده و پادماده تغییر وضعیت می‌دهند که این مشاهده می‌تواند به کشف رمز و راز مسئله "عدم تقارن ماده-پادماده" کمک کند.
، گروهی به سرپرستی فیزیکدانان دانشگاه “آکسفورد” داده‌های برخورد دهنده بزرگ هادرونی(LHC) را تجزیه و تحلیل کردند و دریافتند که یک ذره زیر اتمی می‌تواند بین حالت ماده و پادماده تغییر کند.
پادماده(Antimatter) مشابه با ماده که از ذراتی به نام “ذره” تشکیل شده، از ذراتی موسوم به “پادذره” تشکیل شده است که با ذرات معمولی فرق دارند. در پادماده یا ضد ماده بار هسته منفی و بار ذرات مداری مثبت است که معکوس ماده است. به عنوان مثال ذره‌ای به نام “پوزیترون” وجود دارد که تمام ویژگی‌هایش به جز بار الکتریکی، مشابه الکترون است. پوزیترون حامل بار مثبت است در حالی که بار الکترون منفی است. البته نباید پوزیترون را با ذره باردار مثبت دیگر، یعنی پروتون اشتباه گرفت. پروتون تقریباً ۲۰۰۰ بار سنگین‌تر از الکترون است. به علاوه پروتون دارای زیر ساختارهایی به نام کوارک است. از طرف دیگر، پوزیترون هم‌جرم الکترون است و تا آنجا که می‌دانیم پوزیترون و الکترون هیچ‌کدام دارای زیر ساختار نیستند. فیزیکدانان ذرات، پوزیترون را پادماده‌ی الکترون می‌دانند.
در برخورد پرانرژی بخشی از انرژی جنبشی به ماده تبدیل می‌شود و می‌توان با انتخاب مناسب ذرات برخورد کننده، پادذره‌ها را تولید کرد.
در اولین کشف جهانی مشخص شد که “مزون افسون”(charm meson) که یک ذره زیر اتمی ساخته شده از “کوارک افسون” و یک پادکوارک است، می‌تواند به عنوان مخلوطی از ذرات در حالت‌های ماده و پادماده حرکت کند، در حالی که به طور خودجوش بین این دو حالت تغییر وضعیت می‌یابد.
“کوارک افسون” که از نظر سنگینی در بین انواع کوارک‌ها سومین است، نوعی ذره بنیادی است. کوارک افسون را می‌توان درون هادرون‌ها یافت که ذرات زیراتمی متشکل از کوارک هستند.
اکنون این کشف جدید به لطف اندازه‌گیری‌های حیرت‌انگیز برخورد دهنده بزرگ هادرونی “سرن”(CERN) انجام شده است و دو حالت ماده و پادماده با اختلاف جرم بسیار کم فقط 0.00000000000000000000000000000000000001 گرمی متمایز شدند.(صفر ممیز 37 صفر قبل از 1)
فیزیکدانان دانشگاه “آکسفورد” برای تحقیقات خود تصمیم گرفتند روی مزون‌های افسون که مسافت بیشتری را پیموده و آنهایی که زودتر پراکنده می‌شوند، تحقیق کنند. مزون‌های افسون در هنگام برخوردهای پروتون با پروتون در برخورد دهنده بزرگ هادرونی تولید می‌شوند و قبل از زوال یا تبدیل به ذرات دیگر معمولاً چند میلی‌متر حرکت می‌کنند.
فیزیکدانان طی این تحقیقات، تفاوت‌های جزئی در جرم را تشخیص دادند که تصمیم گرفتند دریابند که یک مزون افسون به عنوان یک مزون ضدافسون به زندگی خود خاتمه می‌دهد یا خیر.
دکتر “مارک ویلیامز” از دانشگاه “ادینبرو” یکی از دانشمندان درگیر در این تحقیق است که توضیح می‌دهد: اندازه‌گیری‌های ظریف مانند این می‌تواند چیزهای بزرگی در مورد جهان به شما بگوید که انتظار آن را نداشتید.
این کشف براساس اندازه‌گیری‌های ظریف، پیامدهای بالقوه زیادی دارد. مدل استاندارد فیزیک ذرات بیان می‌کند که انفجار بزرگ باید مقادیر مساوی از ماده و پادماده تولید کرده باشد. این موضوع از لحاظ تئوری به این معنی است که هر دو حالت باید با هم برخورد کرده و یکدیگر را خنثی یا نابود کرده باشند. در عوض، امروزه در یک راز علمی معروف به “عدم تقارن ماده-پادماده”، ماده بر پادماده غلبه دارد.
با مطالعه بیشتر نوسانات مشاهده شده بین دو حالت ماده، فیزیکدانان در سطح جهان می‌توانند تعیین کنند که آیا آنها تحت تأثیر ذرات ناشناخته‌ای هستند که توسط مدل استاندارد پیش‌بینی نشده‌اند یا نه.
با برنامه‌ریزی برای ساخت جانشین برخورد دهنده بزرگ هادرونی “سرن” موسوم به “برخورد دهنده دوار آینده”(FCC) و حتی صحبت در مورد استقرار یک برخورد دهنده هادرونی روی ماه در آینده، تجزیه و تحلیل دقیق‌تری روی این کشف “مزون افسون” انجام خواهد شد و منجر به یک تصویر دقیق‌تر از دلیل شکلی که جهان به خود گرفته و ما امروز بخشی از آن هستیم، خواهد شد.
این یافته‌ها با ذکر جزئیات در سرور پیش‌چاپ پایگاه arXiv ارائه شده است.
منبع: خبرگزاری دانشجویان ایران