В эксперименте CPLEAR использовался антипротонный пучок установки LEAR — Low- Energy Antiproton Ring, которая работала в ЦЕРН с 1982 по 1996 год — для получения нейтральных каонов посредством протон - антипротонной аннигиляции с целью изучения нарушения СР , Т и СРТ в нейтральном каоне. система. [1]
Согласно теории Большого Взрыва , материя и антиматерия должны были существовать в одинаковом количестве в начале Вселенной . Если бы это было правдой, частицы s и античастицы s аннигилировали бы друг друга, создав фотоны s , и, таким образом, Вселенная была бы составлена только из света (одна частица материи на 10 18 фотонов). Однако осталась только материя, причем со скоростью в миллиард раз больше частиц, чем ожидалось. Что произошло тогда, когда антиматерия исчезла в пользу материи? Возможный ответ на этот вопрос — бариогенез ., гипотетический физический процесс, происходивший в ранней Вселенной и породивший барионную асимметрию, то есть дисбаланс материи (барионы) и антиматерии (антибарионы) в наблюдаемой Вселенной. Однако бариогенез возможен только при следующих условиях , предложенных Андреем Сахаровым в 1967 г.:
Первая экспериментальная проверка нарушения СР была проведена в 1964 году в ходе эксперимента Фитча-Кронина . В эксперименте участвовали частицы, называемые нейтральными К-мезонами , которые, к счастью, обладают свойствами, необходимыми для проверки СР. Во- первых, как мезоны, они представляют собой комбинацию кварка и антикварка, в данном случае нижнего и антистранного или антинижнего и странного . Во-вторых, две разные частицы имеют разные значения CP и разные режимы распада : K 1 имеет CP = +1 и распадается на два пиона ; К 2имеет CP = -1 и распадается на три. Поскольку распады с большими изменениями массы происходят легче, распад K 1 происходит в 100 раз быстрее, чем распад K 2 . Это означает, что достаточно длинный пучок нейтральных Каонов станет сколь угодно чистым К 2 через достаточное количество времени. Эксперимент Fitch-Cronin использует это. Если позволить всем K 1 распадаться из пучка смешанных каонов, то должны наблюдаться только распады K 2 . Если обнаружены какие-либо K 1 распады, это означает, что K 2 перевернулся в K 1, а СР частиц перевернулось с -1 на +1, а СР не сохранилась. Эксперимент привел к превышению 45 ± 9 событий вокруг cos (θ) = 1 в правильном диапазоне масс для распадов 2-пионов. Это означает, что на каждый распад K 2 на три пиона приходится (2,0±0,4)×10-3 распадов на два пиона. Из-за этого нейтральные К-мезоны нарушают СР. [2] Таким образом, изучение соотношения образования нейтральных каонов и нейтральных антикаонов является эффективным инструментом для понимания того, что произошло в ранней Вселенной, что способствовало образованию материи. [3]
CPLEAR — это сотрудничество около 100 ученых из 17 учреждений из 9 разных стран. Принятый в 1985 г., эксперимент собирал данные с 1990 по 1996 г. [1] Его основной целью было изучение СР- , Т- и ' -СРТ - симметрий в системе нейтральных каонов.
Кроме того, CPLEAR провел измерения квантовой когерентности волновой функции s , корреляций Бозе-Эйнштейна в мультипионных состояниях, регенерации короткоживущего каонного компонента в веществе, парадокса Эйнштейна-Розена-Подольского с использованием запутанных парных состояний нейтральных каонов. и принцип эквивалентности общей теории относительности . [4]
Детектор CPLEAR смог определить местоположения, импульсы и заряды треков при образовании нейтрального каона и при его распаде, тем самым визуализировав полное событие.