Volgens natuurkundigen uit Oxford die gegevens van de Large Hadron Collider analyseren, kan een subatomair deeltje schakelen tussen materie en antimaterie. Het blijkt dat een onverklaarbaar klein verschil in het gewicht van de twee deeltjes het universum kort nadat het begon van vernietiging had kunnen redden.
Antimaterie is een soort "slechte dubbelganger" van normale materie, maar het is opmerkelijk vergelijkbaar - in feite is het enige echte verschil dat antimaterie de tegenovergestelde lading heeft. Dit betekent dat als materie en een deeltje antimaterie ooit botsen, ze elkaar zullen vernietigen in een uitbarsting van energie.
Om de zaken nog ingewikkelder te maken, zijn sommige deeltjes, zoals fotonen, eigenlijk hun eigen antideeltjes. Anderen bestonden zelfs als een grillige mengeling van beide staten tegelijkertijd, dankzij het concept kwantumgril van superpositie (het best geïllustreerd door een denkbeeldig experiment met De kat van Schrödinger). Dit betekent dat deze deeltjes eigenlijk oscilleren tussen materie en antimaterie.
En nu is er een nieuw aandeel bij deze exclusieve club gekomen - charmant huisje. Dit subatomaire deeltje bestaat meestal uit een magische quark en een antiquark, terwijl zijn antimaterie-tegenhanger bestaat uit een magische antiquark en een quark. Normaal gesproken zijn deze toestanden gescheiden, maar nieuw onderzoek toont aan dat magische mesonen spontaan tussen hen kunnen schakelen.
Ook interessant:
- Donkere materie werd verklaard door een mysterieuze kracht in de vierde dimensie
- Oekraïense natuurkundigen namen deel aan de ontdekking van een nieuw elementair deeltje - de oderon
Wat uiteindelijk het geheim prijsgaf, was dat de twee staten een enigszins verschillende massa hebben. En we bedoelen "een beetje" tot het uiterste - het verschil is slechts 0,00000000000000000000000000000000000001 gram.
Deze ongelooflijk nauwkeurige meting is verkregen uit gegevens die zijn verzameld tijdens de tweede lancering van de Large Hadron Collider door natuurkundigen van de Universiteit van Oxford. Magische mesonen worden geproduceerd in de LHC in proton-protonbotsingen en reizen meestal slechts enkele millimeters voordat ze vervallen in andere deeltjes.
Door gecharmeerde mesonen die de neiging hebben om verder te reizen te vergelijken met die die eerder vervallen, identificeerde het team verschillen in massa als de belangrijkste factor die bepaalt of een gecharmeerde meson verandert in een anticharme of niet.
Deze kleine ontdekking kan gigantische implicaties hebben voor het universum. Volgens het standaardmodel van de deeltjesfysica zou de oerknal gelijke hoeveelheden materie en antimaterie hebben voortgebracht, en na verloop van tijd zou het allemaal zijn gebotst en vernietigd, waardoor de kosmos een erg lege plek zou zijn. Het is duidelijk dat dit niet is gebeurd, en op de een of andere manier is de materie gaan domineren, maar wat veroorzaakte deze onbalans?
Een hypothese die door de nieuwe ontdekking wordt gesuggereerd, is dat deeltjes zoals het gecharmeerde meson vaker van antimaterie naar materie zullen overgaan dan van materie naar antimaterie. Onderzoeken of dit waar is - en zo ja, waarom - zou een belangrijke sleutel kunnen zijn tot het oplossen van een van de grootste mysteries van de wetenschap.
Lees ook: