Het LHCb-experiment bij CERN heeft een fundamentele asymmetrie onthuld in het gedrag van deeltjes genaamd baryonen.
Gisteren, tijdens de jaarlijkse Rencontres de Moriond-conferentie in La Thuile, Italië, meldde de LHCb-samenwerking bij CERN een nieuwe mijlpaal in ons begrip van de subtiele, maar diepgaande verschillen tussen materie en antimaterie. In de analyse van grote hoeveelheden gegevens die door de Large Hadron Collider (LHC) zijn geproduceerd, vond het internationale team overweldigend bewijs dat deeltjes die bekend staan als baryonen, zoals de protonen en neutronen waaruit atoomkernen bestaan, onderhevig zijn aan een spiegelachtige asymmetrie in de fundamentele wetten van de natuur, waardoor materie en antimaterie zich verschillend gedragen. De ontdekking biedt nieuwe manieren om te onderzoeken waarom de elementaire deeltjes waaruit materie bestaat in de keurige patronen vallen die worden beschreven door het Standaard Model van de deeltjesfysica en om te onderzoeken waarom materie na de oerknal blijkbaar de overhand kreeg op antimaterie.
De schending van de charge-parity (CP) symmetrie, die voor het eerst werd waargenomen in de jaren ’60 bij een categorie deeltjes die mesonen worden genoemd en die bestaan uit een quark-antiquark paar, is onderwerp geweest van intensieve studie bij zowel experimenten met een vast doel, als bij experimenten met botsingen. Hoewel verwacht werd dat de andere hoofdklasse van bekende deeltjes – baryonen, die bestaan uit drie quarks – ook onderhevig zou zijn aan dit fenomeen, hadden experimenten zoals LHCb tot nu toe alleen hints van CP-schending in baryonen gezien.
“De reden waarom het langer duurde om CP-schending in baryonen waar te nemen dan in mesonen heeft te maken met de grootte van het effect en de beschikbare gegevens,” legt LHCb-woordvoerder Vincenzo Vagnoni uit. “We hadden een machine als de LHC nodig die voldoende mooie baryonen en hun antimaterie-tegenhangers kon produceren, en we hadden een experiment bij die machine nodig dat hun vervalproducten kon lokaliseren. Er waren meer dan 80.000 baryonvervallen nodig om voor het eerst materie-antimaterie asymmetrie te zien bij deze klasse van deeltjes.”
Mara Senghi Soares, programmaleider van de LHCb-groep op Nikhef, zegt: “Het is elke keer weer een vreugdevol moment als de natuur zich weer een beetje meer aan ons openbaart. We hebben er lang naar uitgekeken om deze CP-schending onder baryonen waar te nemen en te meten. Het spannendste is dat het LHCb-experiment vorig jaar een heleboel nieuwe gegevens heeft verzameld, die we nu beginnen te analyseren. We voelen ons net kinderen die een “verrassingspakket” openen – wat zullen de nieuwe gegevens nu onthullen? CP-schending in baryonen is een voorbeeld van het soort leuke dingen die we kunnen leren!”
Lees het volledige persbericht op de website van CERN: https://home.cern/news/press-release/physics/new-piece-matter-antimatter-puzzle
Het artikel zelf is te vinden op Arxiv: https://arxiv.org/abs/2503.16954
Nikhef maakt deel uit van het LHCb-experiment, een van de detectoren in de Large Hadron Collider (LHC) van CERN in Genève. Hier onderzoekt Nikhef samen met internationale collega’s onder andere materie-antimaterie verschillen.
