Galaktyczne oddziaływania być może pozwolą wyjaśnić asymetrię cząstek elementarnych

Galaktyczne oddziaływania być może pozwolą wyjaśnić asymetrię cząstek elementarnychOriginal Press Release
Fizykom marzy się uporządkowany Wszechświat, w którym prawa fizyki są tak uniwersalne, iż każda cząstka i jej antycząstka zachowują się identycznie.

Oba te zjawiska zmierzono, jednak nigdy nie udało się ich wyjaśnić. Nasze badania wskazują, że wyniki eksperymentalne uzyskane w naszych laboratoriach są wynikiem galaktycznej rotacji skręcającej lokalną czasoprzestrzeń

dr Mark Hadley
University of Warwick

Artykuł dr. Hedleya zatytułowany „The asymmetric Kerr metric as a source of CP violation” (Asymetryczna metryka Kerra jako źródło pogwałcenia symetrii CP), opublikowany na łamach Europhysics Letters sugeruje, że naukowcy pominęli w badaniach znaczący wpływ rotacji naszej Galaktyki na sposób w jaki rozpadają się cząstki subatomowe.

„Fizyka cząstek przyjmuje, że natura jest fundamentalnie asymetryczna „- mówi dr Hadley. -” Istnieje oczywista asymetria parzystości w oddziaływaniach słabych i znacznie mniejsze pogwałcenie symetrii CP w układach kaonów. Oba te zjawiska zmierzono, jednak nigdy nie udało się ich wyjaśnić. Nasze badania wskazują, że wyniki eksperymentalne uzyskane w naszych laboratoriach są wynikiem galaktycznej rotacji skręcającej lokalną czasoprzestrzeń. Gdyby udało się udowodnić poprawność tej hipotezy okazałoby się, że jednak natura jest ostatecznie fundamentalnie symetryczna. Tę radykalną hipotezę można przetestować korzystając z danych, które już udało się zebrać w CERN i BaBar, należy jedynie zbadać czy wyniki są odchylone w kierunku rotacji Galaktyki.”

Łatwo jest pominąć wpływ czegoś tak wielkiego jak Galaktyka ponieważ tym, co jest najbardziej dla nas oczywiste jest lokalne pole grawitacyjne Ziemi i Słońca, które oddziałują na nas w znacznie większym stopniu, Jednak dr Hadley sądzie, że tym, co w tym przypadku jest znacznie bardziej istotne jest efekt grawitacyjny wytwarzany przez wirujące masywne ciało jakim jest Galaktyka. Prędkość i moment obrotowy takiego masywnego ciała wytwarza zjawisko ciągnięcia lokalnej czasoprzestrzeni (frame dragging) skręcające kształt czasoprzestrzeni i prowadzące do powstania efektów rozciągania czasu. A ruch wirowy naszej Galaktyki ma miliony razy silniejszy wpływ na skręcanie lokalnej czasoprzestrzeni niż efekt wywoływany ruchem wirowym Ziemi.

Gdy zaobserwowano pogwałcenie symetrii CP w rozpadzie mezonów-B kluczową różnicą była różnica czasu rozpadu cząstek i antycząstek. Co ciekawe, choć naukowcy zaobserwowali znaczne zróżnicowanie szybkości rozpadu, gdy zsumowano je okazało się, że suma tych czasów (albo inaczej – średni czas rozpadu) była identyczna dla cząstek i antycząstek.

Dr Hadley sądzi, że efekt „ciągnięcia czasoprzestrzeni” przez Galaktykę pozwala wyjaśnić wszystkie obserwowane efekty. Wersje cząstki i antycząstki zachowują tę samą strukturę poza tym, że są wzajemnie lustrzanym odbiciem. Można sobie wyobrazić że rozpad obu wersji również zaczyna się jako idealne, lustrzane odbicie. Jednak kończy się zupełnie inaczej. Rozpad zaczyna się jako odbicie lustrzane, ale galaktyczne ciągniecie czasoprzestrzeni (skręcanie układu odniesienia) jest wystarczająco duże, aby różne struktury w każdej z cząstek w różnym stopniu zostały poddane dylatacji czasu prowadząc do zróżnicowania procesu rozpadu. Jednocześnie ogólne zróżnicowanie dylatacji czasu zostaje uśrednione gdy weźmie się pod uwagę wszystkie cząsteczki w wyniku czego znika pogwałcenie symetrii CP i zostaje zachowana parzystość.

To co czyni hipotezę szczególnie piękną, jest to, że można ją przetestować. Istnieje ogromna ilość danych dotyczących pogwałcenia symetrii CP które można ponownie zbadać sprawdzając, czy w danych odcisnął się kierunek rotacji Galaktyki.

Choć artykuł rozważa jedynie to, jak galaktyczne ciągniecie czasoprzestrzeni może wyjaśnić eksperymentalne obserwacje pozornego pogwałcenia symetrii CP to wyjaśnienie to pozostawia wiele miejsca dla teorii, które pogwałcenie symetrii CP wykorzystują to wyjaśnienia rozdzielenia materii i antymaterii w trakcie narodzin Wszechświata prowadzące do dominacji materii. Co więcej hipoteza ta może nawet pomóc w wyjaśnieniu tej zagadki bowiem najwcześniejsze struktury Wszechświata mogły mieć wystarczająco ogromną masę i spin, by wygenerować efekt ciągnięcia czasoprzestrzeni znacząco wypływający na dystrybucje materii i antymaterii.

Źródła:

Galaxy sized twist in time pulls violating particles back into line

A University of Warwick physicist has produced a galaxy sized solution which explains one of the outstanding puzzles of particle physics, while leaving the door open to the related conundrum of why different amounts of matter and antimatter seem to have survived the birth of our Universe.

Physicists would like a neat universe where the laws of physics are so universal that every particle and its antiparticle behave in the same way. However in recent years experimental observations of particles known as Kaons and B Mesons have revealed significant differences in how their matter and anti matter versions decay. This “Charge Parity violation” or “CP violation” is an awkward anomaly for some researchers but is a useful phenomenon for others as it may open up a way of explaining why more matter than anti matter appears to have survived the birth of our universe.

However Dr Mark Hadley, of the Department of Physics at the University of Warwick, believes he has found a testable explanation for apparent Charge Parity violation that preserves parity but also makes the Charge Parity violation an even more plausible explanation for the split between matter and antimatter.

Dr Hadley’s paper (just published in EPL (Europhysics Letters) and entitled “The asymmetric Kerr metric as a source of CP violation”) suggests that researchers have neglected the significant impact of the rotation of our Galaxy on the pattern of how sub atomic particles breakdown.

Dr Hadley says: “Nature is fundamentally asymmetric according to the accepted views of particle physics. There is a clear left right asymmetry in weak interactions and a much smaller CP violation in Kaon systems. These have been measured but never explained. This research suggests that the experimental results in our laboratories are a consequence of galactic rotation twisting our local space time. If that is shown to be correct then nature would be fundamentally symmetric after all. This radical prediction is testable with the data that has already been collected at Cern and BaBar by looking for results that are skewed in the direction that the galaxy rotates.”

It is easy to neglect the effect of something as large as a galaxy because what seems most obvious to us is the local gravitation field of the Earth or the Sun, both of which have a much more readily apparent gravitational affect on us than that exerted by our galaxy as a whole. However Dr Hadley believes that what is more important in this case is an effect generated by a spinning massive body.

The speed and angular momentum of such a massive spinning body creates “frame dragging” on its local space and time twisting the shape of that space time and creating time dilation effects.

The spin of our Galaxy has a twisting effect on our local space that is a million times stronger than that caused by the spin of the Earth.

When CP violation has been observed in the decay of B-Mesons the key difference observed between the break-up of matter and antimatter versions of the same particle is variation in the different decay rates. Curiously even though researchers observe that wide variation in the pattern of decay rates when those individual decay rates are added together they add up to the same total for both matter and antimatter versions of the same particle.

Dr Hadley believes that the “frame dragging” affect of the whole Galaxy explains all of those observations. Matter and antimatter versions of the same particle will retain exactly the same structure except that they will be mirror images of each other. It is not unreasonable to expect the decay of those particles to also begin as an exact mirror image of each other. However that is not how it ends. The decay may begin as a exact mirror image but the galactic frame dragging affect is significant enough to cause the different structures in each particle to experience different levels of time dilation and therefore decay in different ways. However the overall variation of the different levels of time dilation averages out when every particle in the decay is taken into account and CP violation disappears and parity is conserved.

The beauty of this theory is that it can also be tested. There are predictions that can be made and tested for. The massive array of data that already exists, that shows apparent CP violation in some decays, can be re-examined to see if it shows a pattern that is aligned with the rotation of the galaxy.

The paper only addressees how galactic scale frame dragging could explain experimental observations of apparent CP violation. However the explanation it provides also leaves open the door to those theorists who believe CP violation would be a useful tool to explain the separation of matter and antimatter at the birth of our universe and the subsequent apparent predominance of matter. Indeed that galactic scale frame dragging may even drag open that door a little wider. The universe’s earliest structures, perhaps the very earliest, may have had sufficient mass and spin to generate frame dragging effects that could have had a significant affect on the distribution of matter and antimatter.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *