Největší urychlovač částic na Zemi, Velký hadronový kolider (LHC) ve Švýcarsku, poprvé pozoroval zásadní asymetrii mezi hmotou a antihmotou v částicích zvaných baryony. Toto zjištění je klíčové pro pochopení, proč vůbec existuje vesmír plný hvězd a galaxií, a mohlo by být důkazem fyzikálních jevů, které leží za hranicemi našeho současného poznání.
Objev učinil experiment LHCb, na kterém se podílí 1 600 vědců. Zaměřil se na baryony – částice složené ze tří kvarků, mezi které patří i protony a neutrony tvořící jádra atomů. Právě z této baryonové hmoty je tvořeno vše, co známe: živé organismy, planety i hvězdy. Podle teorie Velkého třesku měl na počátku vesmíru vzniknout stejný díl hmoty a antihmoty. Protože jsou tyto částice navzájem zrcadlovými obrazy s opačným nábojem, měly se navzájem zcela anihilovat v obrovském záblesku světla. Skutečnost, že žijeme ve vesmíru tvořeném téměř výhradně hmotou, je jednou z největších záhad fyziky.
Aby vědci tento nepatrný nepoměr zaznamenali, museli analyzovat data sbíraná od roku 2011, která zahrnovala přibližně 80 000 rozpadů specifických baryonů. Výsledky, publikované v prestižním časopise Nature, ukazují průměrnou asymetrii 2,45 %, která v některých případech přesahovala 5 % ve prospěch hmoty. „Náš vesmír je z hmoty a standardní model nám plně nevysvětluje proč,“ vysvětluje María Vieites, zástupkyně koordinátora fyziky v LHCb.
Tento objev je prvním experimentálním potvrzením teorie, kterou před téměř 60 lety formuloval ruský fyzik Andrej Sacharov. Ten tvrdil, že právě asymetrie u baryonů musela krátce po Velkém třesku způsobit, že na každou miliardu částic antihmoty vznikla miliarda a jedna částice hmoty. Z tohoto drobného přebytku následně vznikl celý pozorovatelný vesmír. Ačkoliv první důkazy o asymetrii byly pozorovány již v roce 1964 u jiného typu částic (mezonů), Sacharovova klíčová předpověď pro baryony zůstávala až doteď nepotvrzena.
Přestože jsou současná data pravděpodobně slučitelná se stávajícím standardním modelem částicové fyziky, vědci vědí, že tento model je neúplný. Nedokáže totiž vysvětlit existenci temné hmoty (cca 27 % vesmíru) a temné energie (cca 68 %). Nepoměr předpovídaný standardním modelem je navíc mnohem menší, než jaký je potřeba k vysvětlení dominance hmoty ve vesmíru.
To znamená, že musí existovat další, dosud neznámé zdroje této asymetrie. Mezi nimi by mohly být i neznámé částice, jako jsou ty, které tvoří temnou hmotu. Objev v LHCb tak otevírá novou cestu k jejich hledání. Samotný urychlovač brzy zahájí fázi modernizace, která mu umožní znásobit počet srážek protonů a zvýšit tak šanci, že se tyto tajemné částice konečně podaří odhalit.
