Partikel aneh ditemukan yang mengubah antara materi dan antimateri

Para ilmuwan kini telah menemukan bahwa partikel subatomik dapat beralih dengan cepat antara materi dan antimateri.

Penemuan terobosan ini dibuat dengan memantau meson pesona, yaitu partikel subatom yang mengandung quark (partikel elementer dan blok materi fundamental) dan antiquark.

Setiap partikel memiliki antipartikel yang memiliki massa, masa hidup, dan putaran yang sama, tetapi muatan fisiknya berlawanan – termasuk muatan listrik. Massa quark membentuk partikel komposit yang dikenal sebagai hadron, yang paling stabil adalah proton dan neutron yang ditemukan dalam atom.

Dalam fisika kuantum, pesona meson dapat menjadi partikel dan antipartikel pada saat yang sama, sama seperti cahaya dapat berperilaku baik sebagai gelombang dan partikel. Keadaan ini disebut superposisi kuantum dan menghasilkan partikel yang lebih ringan dan partikel yang lebih berat. Sementara para ilmuwan tahu bahwa partikel subatomik ini dapat melakukan perjalanan sebagai campuran keadaan mereka, kini telah ditemukan bahwa pesona meson dapat berosilasi antara versi ringan dan berat ini.

Perbedaan massa ini sangat kecil – hanya 0,000000000000000000000000000000000001 gram (atau 1×10-38g). Pengukuran presisi ini hanya mungkin dilakukan dengan beberapa pengamatan, seperti dalam eksperimen dengan Large Hadron Collider.

Sejauh ini, satu-satunya partikel yang berperilaku seperti pesona meson, keindahan meson aneh, yang ditemukan pada tahun 2006, lambat dan oleh karena itu sangat sulit diukur dalam waktu peluruhan meson, ”kata Profesor Guy Wilkinson dari Universitas Oxford.

“Hasil ini menunjukkan bahwa getarannya sangat lambat sehingga sebagian besar partikel hancur sebelum dapat bergetar. Namun, kami dapat mengkonfirmasi ini sebagai penemuan karena [the Large Hadron Collider experiment] telah mengumpulkan begitu banyak data.”

Tabrakan dua proton, yang hanya berjalan beberapa milimeter, memungkinkan para ilmuwan mengukur variabel penentu yang menentukan kecepatan transisi dari partikel ke antipartikel: perbedaan massa.

Para ilmuwan sekarang tertarik untuk memahami proses vibrasi itu sendiri dan memecahkan misteri mengapa materi dan antimateri tidak simetris. Big Bang seharusnya menghasilkan jumlah materi dan antimateri yang sama, tetapi jelas bahwa ini tidak terjadi – untuk alasan yang belum dipahami.

Bisa jadi transisi tersebut disebabkan oleh partikel yang tidak diketahui yang saat ini tidak termasuk dalam Model Standar, teori yang menggambarkan gaya lemah, kuat, dan elektromagnetik.

Selain gravitasi, ia mencakup tiga dari empat gaya fundamental alam semesta dan harus mengklasifikasikan semua partikel elementer yang diketahui.

Pembelajaran, Pengamatan perbedaan massa antara pesona netral meson eigenstates, saat ini tersedia dalam pracetak dan telah diserahkan ke Physical Review Letters.