Unde s-a dus sau se duce antimateria? Este una dintre marile enigme ale ştiinţei. Antimateria dispare, însă nu se ştie unde.

Accelerator de antiprotoni, CERN. Sursa foto just your average backyard low energy anti-proton accelerator, autor Tom Purvers, Toronto, Canada. Sursa Wikipedia.

Este comun admis de oamenii de ştiinţă că imediat după Big Bang, enorma cantitate de energie disponibilă în Universul nostru (există însă mai multe Universuri?) născut s-a transformat, conform celebrei formule a lui Einstein « E = MC2 », în cantităţi egale de materie şi de antimaterie.

Particulele şi antiparticulele fiind de aceeaşi masă dar încărcate opus ar fi trebuit să se anihileze în mod normal una pe alta, năvălind spre un univers plin de strălucire însă gol de materie.

Universul în care trăim astăzi este construit din materie şi niciun atom de antimaterie în stare naturală nu a putut fi descoperit. Antiparticulele nu sunt produse decât în timpul interacţiunii particulelor cosmice cu atmosfera terestră. Astfel, în 1933 au fost observaţi primii pozitroni (anti electroni de încărcătură pozitivă). Dispariţia antimateriei în Univers este deci o enigmă, căci Modelul Standard al fizicii particulelor nu pare să fie în măsură să explice asimetria care ar fi necesară între cantităţile de materie şi de antimaterie la începutul Universului pentru a reproduce ceea ce este observabil astăzi.

Oamenii de ştiinţă construiesc o nouă teorie dincolo de acest Model Standard care ar putea să elucideze această enigmă. Un mod de a aborda experimental problema este de a studia tranziţiile între mezoni Bs şi antiparticulele lor, mezonii anti-Bs. Aceste tranziţii sunt posibile pentru că aceşti mezoni sunt din punct de vedere electric neutrii. Frecvenţa tranziţiei lor, care este extrem de ridicată şi deci foarte dificil de măsurat, este un element cheie pentru a dezlega misterul.

Primele măsurători ale frecvenţei tranziţiei

Astăzi, se ştie în mod curent să se producă în laborator antiparticule. Astfel fascicole de protoni şi de antiprotoni sunt accelerate în tubul de vid al lui Tevatron, acceleratorul de la Fermilab şi pus în coliziune în două puncte ale circumferinţei sale, punctele zise de interacţiune, în jurul cărora au fost construite detectoarele a două experienţe numite DO şi CDF. Aceste experienţe sunt conduse de mari colaborări internaţionale, iar scopul lor este de a face un mare număr de măsurători de precizie care ar putea fi confruntate cu Modelul Standard şi cu posibilele sale extensii. În scopul de a urmări acest program ambiţios pe mai mulţi ani, numeroşi fizicieni şi ingineri au ameliorat detectoarele existente, dar au dezvoltat de asemenea, construit şi instalat noi mijloace de detectare.

Datele analizate de DO şi CDF corespund informaţiilor lăsate în detectoare de numărul mare de particule care s-au produs în timpul interacţiunii proton-antiproton la cele două puncte de interacţiune.

Între februarie 2002 şi ianuarie 2006, au avut loc mai multe zeci de mii de miliarde de interacţiuni proton-antiproton: un triunghi în linie ale acestor interacţiuni a redus unda de date a mai multe miliarde de evenimente interesante care au fost înregistrate pe benzi magnetice. Achiziţia unei asemenea cantităţi de informaţii a fost posibilă graţie excelentelor performanţe ale lui Tevatron şi a detectoarelor.

Graţie proprietăţilor speciale ale dezintegrării mezonilor Bs şi anti-Bs, mica fracţie de evenimente conţinând aceste particule a fost extrasă din masa celor care au fost înregistrate. S-a stabilit că frecvenţa tranziţiei între mezonii Bs şi anti-Bs este cuprinsă între 2700 şi 3300 miliarde de ori pe secundă. CDF a anunţat măsura acestei frecvenţe la o valoare de 2800 de miliarde de ori pe secundă cu o precizie inegală de 2%, măsură la care a contribuit direct grupul CDF al laboratorului fizic nuclear şi energii înalte al Universităţii din Paris. Aceste rezultate spectaculoase au fost posibile prin conjugarea unor caracteristici excelente ale ansamblelor de detectare de experienţe, remarcabilelor performanţe ale lui Tevatron şi a unei exploatări complete şi judicioase a tuturor acestor unelte şi ale unor mijloace de analize foarte elaborate. Măsurarea acestei frecvenţei constituie un adevărat tur de forţă prin precizia sa la cunoaşterea Modelului Standard. Valoarea obţinută este conformă cu cadrul acestui model şi indică deci că nu s-a reuşit încă să se atingă limitele. Această implică de a se utiliza un alt utilaj decât tranziţia mezonilor Bs pentru a pune în evidenţă sursa de asimetrie primordială între materie şi anti-materie.

Prin suprapunerea unui ansamblu de indicii se vor putea pătrunde misterele Universului.