ENGINEERINGNET.BE - De afwezigheid van antimaterie in het zichtbare universum is een van de belangrijkste vragen in de fundamentele natuurkunde.
In het Standaardmodel van de deeltjesfysica zijn materie en antimaterie even waarschijnlijk. Er is echter alleen materie in het universum. Waarom dat zo is, is onduidelijk.
Het bestaan van subtiele verschillen is duidelijk sinds de jaren zestig, toen werd ontdekt dat de zwakke kernkracht niet precies hetzelfde werkt voor mesonen en hun antideeltjes. Meer recentelijk is ontdekt dat gewone materiedeeltjes, met drie quarks, ook verschillen van hun antideeltjes.
Natuurkundigen noemen dit CP-schending. Antideeltjes hebben de tegenovergestelde lading van deeltjes, terwijl alle andere eigenschappen gespiegeld zijn. Metingen tonen echter aan dat deze theoretische symmetrie in sommige processen niet perfect is.
Omgekeerd kan het meten van CP-schending aanwijzingen opleveren voor verbeteringen of uitbreidingen van het Standaardmodel. Om deze reden is CP-schending een belangrijk onderzoeksonderwerp in experimenten bij CERN en elders.
Onderzoekers richten zich vaak op B-mesonen, deeltjes die bestaan uit één quark en één antiquark, waarvan één een beautyquark is. Onder meer het LHCb-experiment bij CERN bestudeert dit soort deeltjes intensief.
Internationaal zijn er een aantal versneller- en meer gespecialiseerde experimenten actief, bekend als B-fabrieken, zoals Belle-II en Babar, en zijn er nieuwe in voorbereiding, die nog gedetailleerder zullen kijken naar de subtiele afwijkingen in de symmetrie van B-mesonen en hun antideeltjes.
Voor dit onderzoek werkte Robert Fleischer van het Nikhef nauw samen met zijn collega Kristof De Bruyn in Groningen en zijn voormalige promovenda Eleftheria Malami, nu postdoc in Cambridge.
In hun nieuwe studie vatten de onderzoekers de meest actuele inzichten samen in eerste-orde correcties via pinguïnprocessen op theoretische berekeningen van B-mesonverval.
Dit omvat nieuwe theoretische technieken en experimentele waarden uit experimenten. De studie maakt ook schattingen van de bijdrage die toekomstige experimenten kunnen leveren.
Delen van deze analyses zijn opgenomen in de documentatie van de nieuwe Europese strategie voor deeltjesfysica, die in mei wordt gepresenteerd.
Fleischer verwacht veel van de komende upgrade van de LHC-versneller bij CERN, die veel meer meetgegevens zou moeten opleveren met intensere stralen.
Gedetailleerd onderzoek naar CP-schending is ook een belangrijk onderwerp in de argumentatie voor de mogelijke nieuwe 90 kilometer lange FCC-ee-versneller bij CERN.
