کشف جدید پژوهشگران چینی: معمای عدم تعادل ماده و پادماده در کیهان

نقش کلیدی نقض تقارن CP در فیزیک بنیادی

در فیزیک بنیادی، نقض تقارن CP عنصری حیاتی برای توضیح این پدیده است که چرا پس از مهبانگ، مقادیر بسیار بیشتری از ماده نسبت به پادماده باقی مانده است. همان‌طور که تسونگ-دائو لی، فیزیکدان برنده جایزه نوبل، بیان کرده است: «تقارن، زیبایی جهان را آشکار می‌کند؛ اما این بی‌تقارنی است که ماده را به‌وجود می‌آورد.»

از مزون‌ها تا باریون‌ها: درکی عمیق‌تر

در گذشته، برخی مشاهدات آزمایشگاهی، نقض CP چشمگیری را در فروپاشی مزون‌های افسون‌دار گزارش کرده بودند؛ اما مطالعات مشابه درباره باریون‌های افسون‌دار به نتایج قطعی نرسیده بود. برای پر کردن این خلأ پژوهشی، شیاو-گانگ هه و چیا-وی لیو از مؤسسه تسونگ-دائو لی (TDLI) در دانشگاه شانگهای جیاتونگ، با بهره‌گیری از نظریه تقارن طعمی SU(۳) و سازوکار «بازپراکندگی نهایی»، مدلی نظری ارائه دادند. این مدل نشان می‌دهد که نقض CP در فروپاشی باریون‌های افسون‌دار می‌تواند بسیار چشمگیرتر از پیش‌بینی‌های قبلی باشد.

بازپراکندگی نهایی: کلید نقض تقارن

پژوهشگران معتقدند که مکانیزم بازپراکندگی نهایی نقشی حیاتی در ایجاد فازهای قوی کوانتومی ایفا می‌کند که برای وقوع پدیده نقض CP ضروری هستند. این فرایند، تعاملات ثانویه مؤثری را میان ذرات نهایی ممکن می‌سازد که موجب ایجاد فازهای قوی لازم برای نقض تقارن می‌شود.

بر اساس پیش‌بینی این مدل نظری، عدم تقارن میان ماده و پادماده در فروپاشی باریون‌های افسون‌دار می‌تواند تا سطح یک‌هزارم (۱۰⁻³) برسد؛ رقمی که به‌مراتب بالاتر از برآوردهای پیشین است و می‌تواند سرنخ‌های تازه‌ای برای بازنگری در مدل استاندارد فیزیک ذرات فراهم آورد.

افق‌های جدید برای فیزیک تجربی

پروفسور شیاو-گانگ هه، رئیس بخش فیزیک ذرات و هسته‌ای مؤسسه تسونگ-دائو لی، درباره نتایج این تحقیق گفت: «مطالعه در زمینه نقض CP در ذرات افسون‌دار، افق‌های جدیدی را برای آزمایش‌های تجربی می‌گشاید و به ما کمک می‌کند درک عمیق‌تری از سازوکارهای بنیادین عدم تعادل ماده و پادماده در جهان به‌دست آوریم. این یافته‌ها همچنین فرصتی فراهم می‌کنند برای آزمودن مجدد مدل استاندارد و حتی احتمال کشف فیزیک جدید.»

مؤسسه تسونگ-دائو لی (TDLI) که در سال ۲۰۱۷ در شانگهای تأسیس شده، یکی از مراکز پیشروی چین در پژوهش‌های فیزیک ذرات و هسته‌ای است.

آماده‌سازی بستر برای آزمون‌های تجربی

یافته‌های نظری این پژوهش از ظرفیت بالایی برای راستی‌آزمایی تجربی برخوردار است. آزمایش‌هایی همچون BESIII در چین، LHCb در سرن و Belle II در ژاپن، هم‌اکنون به‌صورت محدود قابلیت شناسایی این پدیده را دارند. با این حال، انتظار می‌رود که پروژه در حال ساخت تأسیسات افسون-تاو فوق‌العاده (STCF) در چین، با حساسیت بالاتر و توان جمع‌آوری داده‌های دقیق‌تر، زمینه را برای مطالعه دقیق‌تر و طولانی‌مدت نقض CP در باریون‌های افسون‌دار فراهم آورد.