19 augustus 2022

D0 ziet duidelijke asymmetrie tussen materie en antimaterie

Asymmetrie in het verval van muonen en antimuonen. Credit: DO Collaboration/Fermilab

Bij de Amerikaanse Tevatron deeltjesversneller van Fermilab knallen ze voortdurend protonen en antiprotonen tegen elkaar, hetgeen eerst B-mesonen en vervolgens muonen en antimuonen oplevert – een zwaar soort (anti-) electronen -allemaal vormen van materie en antimaterie. In de figuur hieronder zie je twee manieren waarop het verval van een B-meson in ‘dimuonen’ kan plaatsvinden. De natuur schijnt zo te kunnen solliciteren bij de Commissie Gelijke Behandeling, want in principe zou alles symmetrisch moeten verlopen [1]Nou ja, zo principieel symmetrisch is de natuur nou ook weer niet. Alles om ons heen is gewone materie, alle planeten en sterren bestaan uit materie. Botst dat met antimaterie dan is annihilatie … Lees verder en zou het resultaat van die botsingen ook weer materie en antimaterie in gelijke hoeveelheden moeten zijn, beiden 50%. Maar wat bleek vorig jaar mei:  dat in plaats van de verwachtte 50% muonen (μ) en 50% antimuonen (-μ) men 50,5% muonen en 49,5% antimuonen kreeg, 1% verschil. Dat verschil komt door de zogenaamde neutrale B-mesonen, waar je een ‘gewone’ en een ‘antigewone’ variant van hebt. In de dierenwereld heb je van die dieren die soms mannetje en soms vrouwtje zijn en da’s met die neutrale B-mesonen ook het geval: miljarden keren per seconde oscilleren ze tussen gewoon en antigewoon. Wat blijkt nu: de neutrale B-mesonen gaan liever van antigewoon naar gewoon dan andersom. Die waarnemingen werden gedaan met de D0 detector van de Tevatron en de statistische betrouwbaarheid van de waarnemingen was toen 3,2σ, d.w.z. dat er een kans van 0,07 was dat de waarnemingen onjuist waren. Nu zijn we ruim een jaar verder en deze week werd bekendgemaakt dat D0 op grond van nóg meer waarnemingen aan botsingen opnieuw de asymmetrie zag, het gele gebied in de afbeelding links. Statistische betrouwbaarheid dit keer: 3,9σ, hetgeen neerkomt op een kans van 0,005 dat ’t onzin is. Wetenschappelijk nog geen bewijs, want daar is 5sigma voor nodig – lees: minder dan 0,00005% onzekerheid – maar ze zijn op de goede weg.

Twee voorbeelden van dimuon verval

Wat ook wel handig zou zijn voor de bewijsvoering: als een andere detector het zou zien. Dat zou de CDF kunnen zijn, een andere detector die verbonden is aan de Tevatron. Maar de relatie tussen D0 en CDF is behoorlijk bekoeld, voor zover dat mogelijk is tussen apparaten, sinds D0 de waarneming van CDF van een Wjj hobbel in de prullebak deed, dus het zou best kunnen dat CDF als pesterijtje de asymmetrie in het dimuon-verval niet ziet. Als de asymmetrie wel echt is, hetgeen ook bevestigd kan worden door de Large Hadron Collider (LHC) in Europa, dan zit het Standaard Model (SM) van de natuurkunde met een probleem. In de afbeelding zie je een stip met SM erbij. Dát is de waarde die SM voorspelt. Het gele gebied ligt er volledig buiten. Ergo: er is nieuwe natuurkunde buiten SM noodzakelijk! Bron: Résonaances.

References

References
1 Nou ja, zo principieel symmetrisch is de natuur nou ook weer niet. Alles om ons heen is gewone materie, alle planeten en sterren bestaan uit materie. Botst dat met antimaterie dan is annihilatie – vernietiging – het gevolg. Gelukkig maar dat we dus geen antimaterie om ons heen hebben. Oorsprong van deze overduidelijke dominantie van materie boven antimaterie ligt in de oerknal, waarmee 13,7 miljard jaar geleden het heelal ontstond.

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: