세계 최고 입자 가속기, 최초로 물질과 반물질의 차이 분석 World’s most powerful particle accelerator sees first-ever matter-antimatter difference

World’s most powerful particle accelerator sees first-ever matter-antimatter difference

https://interestingengineering.com/science/cern-reveals-first-ever-particle-asymmetry?utm_source=webpush&utm_medium=article

 

세계에서 가장 강력한 입자 가속기가 최초로 물질과 반물질의 차이를 관찰했습니다.

 

이번 발견은 2011년부터 2018년 사이에 기록된 약 80,000개의 입자 붕괴 사건을 분석하여 이루어졌습니다.

 

CERN의 대형 강입자 충돌기(LHC)의 과학자들은 처음으로 모든 가시 물질의 대부분을 구성하는 입자인 중입자의 행동에서 근본적인 비대칭성을 관찰했습니다.

 

이번 발견은 물리학의 핵심 수수께끼, 즉 우주가 물질에 의해 지배되는 이유를 이해하려는 노력에 대한 증거를 제공합니다.

이러한 비대칭성은 전하 패리티(CP) 위반으로 알려져 있으며, 물리 법칙이 물질과 반물질을 다르게 처리한다는 것을 보여줍니다.

 

과학자들은 새로운 연구에서 "입자 물리학의 표준 모형(가장 작은 규모에서의 입자와 상호작용에 대한 이론)은 전하 결합(C)과 패리티(P)의 결합된 대칭성이 깨지면서 물질과 반물질이 다르게 상호작용한다고 예측합니다."라고 밝혔습니다.

 

* 물질과 반물질의 차이

기본적인 입자 구성에서 서로 반대되는 성질을 가진 물질과 반물질을 지칭합니다. 물질은 우리가 일상적으로 경험하는 원자 등으로 이루어진 반면, 반물질은 동일한 질량과 스핀을 가지지만 전하와 같은 일부 양자수는 반대인 반입자로 구성됩니다. 물질과 반물질이 만나면 쌍소멸하여 막대한 에너지를 방출합니다

 

Medium

중입자에서의 첫 번째 검출

이 효과는 이전에 중간자라고 불리는 입자에서 관찰된 적이 있지만, 중입자에서 발견된 것은 우주가 초기 순간을 어떻게 견뎌냈는지 설명하는 데 있어 처음이자 첫 번째 단계입니다.

 

"다양한 중간자 붕괴에서 발견되었음에도 불구하고, 관측 가능한 우주를 구성하는 물질인 중입자에서는 아직 CP 위반이 관찰되지 않았습니다."라고 연구는 덧붙여 말했습니다 .

 

이 발견은 물질의 존재 이유를 포함한 근본적인 질문에 대한 함의를 지닙니다. 이론에 따르면 빅뱅은 물질과 반물질을 동일한 양으로 생성했습니다.

 

두 물질이 접촉하는 순간 소멸하기 때문에, 우주에는 에너지만 존재해야 합니다. 오늘날 물질이 존재한다는 것은 그 일부가 살아남을 수 있도록 허용한 요인이 있었음을 시사합니다. CP 위반은 이러한 과정에 필수적인 요소로 간주됩니다.

 

The New York Times

 

광범위한 프로세스

이 발견은 2011년부터 2018년 사이에 기록된 약 80,000개의 입자 붕괴 사건을 분석한 결과입니다 . 물리학자 팀은 람다-뷰티 바리온 또는 Λb와 그 반물질 버전에 초점을 맞추었습니다.

 

LHCb 대변인 빈첸초 바뇨니는 "중입자에서 CP 위반을 관찰하는 데 중간자보다 시간이 더 오래 걸린 이유는 효과의 크기와 사용 가능한 데이터 때문입니다."라고 설명했습니다.

 

"물질과 반물질의 비대칭성을 이런 종류의 입자에서 처음으로 확인하기 위해서는 8만 번 이상의 중입자 붕괴가 필요했습니다."

 

연구진은 붕괴 과정을 비교함으로써 2.5%의 상대적 차이를 발견했습니다. 이는 Λb 중입자와 그 반입자가 같은 방식으로 붕괴하지 않음을 시사합니다.

 

결과는 5.2 시그마의 통계적 유의성을 보였습니다. 이 값은 입자물리학에서 일반적으로 발견에 사용되는 임계값을 충족하며, 관측값이 무작위 변동일 확률이 약 천만 분의 1임을 나타냅니다.

 

World’s most powerful particle accelerator sees first-ever matter-antimatter difference

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Why Didn’t Antimatter Destroy The Universe?

https://youtu.be/negiPvWHaMc

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