Naučnici koji rade na BaBar eksperimentu potvrđuju vremensku asimetriju.

Za nas vreme prolazi nemilosrdno brzo. Ako gledate film unazad, brzo ćete videti da nešto nije u redu. Ali ako posmatramo jednu izolovanu česticu, prolaženje vremena izgleda jednako u svim pravcima. Na primer, film o dve čestice koje se razbijaju jedna o drugu bi izgledao jednako ako bismo ga pogledali unazad – taj pojam se naziva obrnuta simetrija vremena.

Uz pomoć BaBar eksperimenta, Odsek za energiju (DOE) iz SLAC National Accelerator laboratorije je napravio prvo direktno istraživanje izuzetka ovog pravila o kome se ranije mnogo raspravljalo.

Pregledavajući podatke o milijardama sudara čestica koji su se prikupljali skoro deset godina, istraživači su otkrili da se neki oblici čestica menjaju u druge češće u jednom pravcu nego u u drugom, što menja teoriju o obrnutoj simetriji vremena, a potvrđuje da neki subatomski procesi imaju željeni pravac vremena.

Rezultati objavljeni u časopisu Physical Review Letters su jako impresivni, sa 1 od 10 tridecilijuna (1043) ili 14 sigma nivoa sigurnosti – što je mnogo više nego što je potrebno za proglašenje otkrića.

„Bilo je uzbudljivo dizajnirati eksperimentalnu analizu koja nam je omogućila direktno i nedvosmisleno posmatranje asimetrične prirode vremena.“ rekao je rukovodilac istraživanja Fernando Martinez-Vidal, profesor na Univerzitetu u Valenciji i član Instituta Fisica Corpuscular (IFIC). „Ovo je sofisticirana analiza i vrsta eksperimenta koji se može napraviti samo kada je eksperiment zreo za posmatranje.“

BaBar, koji je prikupljao podatke sa SLAC-a od 1999. do 2008. godine, dizajniran je kako bi izazvao suptilne razlike u ponašanju materije i antimaterije koje bi mogle pomoći proračunu dominantnosti materije u svemiru. Nastalo je gotovo 500 miliona parova čestica zvanih B mezoni i njihovih suprotnih antimaterija B-bar mezona za istraživanje. BaBar istraživači su otkrili da se B i B-bar mezoni zaista drukčije ponašaju, što poništava takozvanu obrnutu simetriju vremena koja uključuje simetrije naboja (pozitivnog naspram negativnog) i paritet (koji bi se mogao prikazati kao levoruki naspram dešnjaka). Ovo otkriće je pridonelo osvajanju Nobelove nagrade za fiziku 2008. godine.

Obrnuta simetrija je povezana sa simetrijom vremenske promene smera kroz CPT (naboj-paritet-vreme). Ovo je teorema kojom se utvrđuje da tri simetrije moraju ostati u ravnoteži u bilo kojem sistemu čestica. Ako je jedna od ovih čestica izvan ravnoteže, barem jedna od ostalih mora isto biti takva. Tako BaBar podaci omogućuju traženje narušavanja simetrije vremenske promene smera, što bi omogućilo ravnotežu CPT-a.

BaBar analiza se bazira na konceptu predloženom 1999. godine. Istraživači su ispitali lanac transformacije čestica u kojima su B mezoni prolazili kroz dva stanja zvana B-zero i B-even. Uzimajući u obzir kvantno zaplitanje B mezona, koje daje informaciju o prvoj raspadnutoj čestici i omogućava određivanje stanja partnerske čestice za vreme propadanja, naučnici su otkrili da su se ove transformacije događale šest puta češće u jednom pravcu nego u drugom.

„Ovo je novi pristup interpretaciji podataka koje smo već koristili za proučavanje CP simetrije.“ rekao je BaBar fizičar i koordinator Abner Soffer, profesor sa Univerziteta u Tel Avivu. „Samo malom promenom gledišta uspeli smo videti i narušavanje vremena. Taj efekt je bio prisutan i ranije, ali niko nije o njemu razmišljao na pravi način.“

Narušavanje vremena se pre moglo videti u česticama zvanim neutralni kaoni u CPLEAR- ovom eksperimentu na CERN-u, ali to merenje nije bilo direktno zbog nemogućnosti razlikovanja T narušavanja od CP narušavanja, a interpretacija ovih rezultata je naišla na kritike. Teško je uspostaviti uslove u laboratoriji za proučavanje narušavanja vremenske promene, objasnio je Martinez-Vidal. Ali BaBar je stvorio prave uslove za pravo, direktno merenje.

„U prošlosti se pravi test simetrije vremenske promene smera sa nestabilnim česticama smatrao nemogućim.“ rekao je Jose Bernabeu, profesor na Univerzitetu u Valenciji i IFIC-u i jedan od začetnika koncepta analize. „Spektakularno je što je rešenje došlo iz istog fenomena zaplitanja korišćenog u kvantnoj komunikaciji i računarstvu.“

Michael Roney, portparol BaBara i profesor na Univerzitetu Victoria u Kanadi je rekao: “BaBarovi podaci su jako korisni i nastavljaju davati važne rezultate kao što je ovaj jedinstveni i nedvosmislen test iz područja kvantne teorije. Dok mi nastavljamo sa radom na skoro 100 merenja iz BaBara koja istražuju fundamentalnu prirodu vremena i materije, zadovoljni smo što i dalje potvrđujemo ovu teoriju.“

 

Izvor: vidi.hr