Thí nghiệm xác nhận đối xứng cơ bản trong tự nhiên

Các nhà khoa học sử dụng một máy dò ion nặng trên máy gia tốc hạt lớn (LHC) có tên là ALICE (A Large Ion Collider Experiment - Một thử nghiệm máy gia tốc ion lớn) để thực hiện các phép đo chính xác điện tích và khối lượng hạt xác nhận sự tồn tại của một đối xứng cơ bản trong tự nhiên. Nhóm nghiên cứu gồm các nhà nghiên cứu Brazil hợp tác với Đại học São Paulo và Đại học Campinas.

Khu vực “South Pillar” của vùng hình thành sao được gọi là Tinh vân Carina. Giống như việc tách một quả dưa hấu để tìm hạt của nó, kính thiên văn hồng ngoại “mở” đám mây âm u này để lộ ra các phôi sao bên trong các trụ giống như ngón tay của lớp bụi dày đặc này.

Những phát hiện này, được xuất bản trực tuyến trên tạp chí Nature Physics, đã giúp các nhà nghiên cứu xác nhận một đối xứng cơ bản giữa điện tích, chẵn lẻ và thời gian (CPT) giữa các hạt nhân của các hạt và các phản hạt của chúng.

Có thể thực hiện những phép đo hạt được tạo ra trong các va chạm năng lượng cao của các ion nặng trong LHC này nhờ vào khả năng xác định và theo dõi với độ chính xác cao của thử nghiệm ALICE, như một phần của một công trình nghiên cứu được thiết kế để phát hiện những khác biệt tinh tế giữa các cách thức trong đó các proton và neutron gia nhập hạt nhân trong khi các phản hạt của chúng hình thành các phản hạt nhân.

“Sau vụ nổ Big Bang, một phản hạt được tạo ra cho mỗi hạt vật chất. Trong ngành vật lý hạt, một câu hỏi rất quan trọng là liệu tất cả các định luật vật lý có thể hiện một loại đối xứng riêng được gọi là CPT không và những phép đo này cho thấy rằng thực sự có một đối xứng cơ bản giữa hạt nhân và phản hạt nhân”, GS. Marcelo Gameiro Munhoz đến từ Viện Vật lý của USP và là thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết.

Theo Munhoz, các số đo khối lượng và điện tích được thực hiện trong thí nghiệm đối xứng này, kết hợp với các nghiên cứu khác, sẽ giúp các nhà vật lý xác định giả thuyết nào trong số nhiều giả thuyết về các định luật cơ bản của vũ trụ hợp lý nhất.

Đặc biệt, các nhà nghiên cứu đã đo các chênh lệch tỷ lệ giữa khối lượng và điện tích cho các đơteron, bao gồm một proton và một neutron, và các phản đơteron, cũng như hạt nhân của heli-3, gồm hai proton và một neutron, và phản heli-3. Các phép đo gần đây tại CERN đã so sánh các tính chất tương tự của các proton và phản proton ở độ phân giải cao.

Thử nghiệm ALICE ghi lại các va chạm năng lượng cao của các ion chì tại LHC, tạo điều kiện cho nghiên cứu vật chất ở nhiệt độ và mật độ cực cao. Các va chạm chì-ion cung cấp một nguồn phong phú các hạt và phản hạt, tạo ra hạt nhân và phản hạt nhân tương ứng với tỷ lệ gần như ngang bằng. Điều này cho phép ALICE thực hiện một so sánh chi tiết về các tính chất của các hạt nhân và phản hạt nhân được sản sinh dồi dào nhất.

Thí nghiệm này làm cho các phép đo chính xác của cả độ cong của các dấu vết hạt trong từ trường của máy dò và thời gian bay của hạt và sử dụng thông tin này để xác định tỷ lệ khối lượng - điện tích của hạt nhân và phản hạt nhân.

Độ chính xác cao của máy dò thời gian bay, xác định thời gian xuất hiện của các hạt và phản hạt với độ phân giải 80 pico giây và được hợp với số đo thất thoát năng lượng được cung cấp bởi máy dò hạt TPC (time-projection chamber), cho phép các nhà khoa học đo một tín hiệu rõ ràng cho đơteron/phản đơteron và heli-3/phảnheli-3, các hạt được nghiên cứu trong thí nghiệm tương tự.

Theo Vista.gov.vn