БЕСIII постави најстрога директна граница за електричниот диполен момент на Λ-хиперонот

Меѓународната колаборација БЕСIII постигна најпрецизно директно мерење досега на електричниот диполен момент на Λ-хиперонот. Резултатите, објавени во списанието Science, не покажаа доказ за ненулта вредност, но ја подобрија чувствителноста на мерењето за околу три реда големина.

Електричниот диполен момент опишува трајно раздвојување на позитивниот и негативниот полнеж во честичка со спин. Неговото постоење би значело нарушување на симетријата на временскиот пресврт, а под претпоставката дека важи CPT-симетријата, и нарушување на CP-симетријата. Тоа би можело да укаже на нови извори на нарушување на материјата и антиматеријата надвор од Стандардниот модел.

Ова прашање е од особено значење затоа што познатите извори на CP-нарушување во Стандардниот модел не се доволни за да ја објаснат доминацијата на материјата над антиматеријата во Вселената.

Хипероните се нестабилни бариони што содржат чудни кваркови и се распаѓаат исклучително брзо. Поради тоа, нивниот електричен диполен момент тешко се мери со класичниот метод на следење на прецесијата на спинот во надворешно електромагнетно поле. Претходната директна граница за Λ-хиперонот била поставена пред повеќе од четири децении во експеримент со фиксна мета во Фермилабораторијата.

Наместо да ја следат прецесијата, истражувачите ја искористиле природната квантна сплетеност на паровите Λ–анти-Λ создадени при распаѓањето на честичката J/ψ. Кога овие честички се распаѓаат во протон и пи-мезон, односно антипротон и пи-мезон, насоките на добиените честички ја зачувуваат информацијата за корелираните спинови на нивните матични хиперони.

Со анализа на аголните распределби на околу три милиони висококвалитетни настани, собрани со детекторот БЕСIII во Пекиншкиот електрон-позитронски колајдер II, тимот барал исклучително мали разлики што би укажале на ефект предизвикан од електричен диполен момент. Таков сигнал не бил пронајден, но чувствителноста за првпат достигнала ниво од околу 10−19 e·cm.

Методот покажува дека квантната сплетеност може да стане прецизна алатка за испитување на фундаменталните симетрии во краткоживеечки честички. Бидејќи Λ-хиперонот содржи чуден кварк, резултатот обезбедува дополнителни ограничувања за можни нови интеракции што различно влијаат врз различни видови кваркови. Пристапот во иднина може да се примени и на други хиперони, како Σ и Ξ.