Fizycy potwierdzają strzałkę czasu

Strzałka czasu jest pojęciem wprowadzonym do fizyki przez Arthura Eddingtona w 1927 roku. Oznacza ona kierunek upływu czasu, który zasadniczo jest tylko jeden - do przodu. Jednak w skali kwantowej nie jest to tak oczywiste, gdyż duża część zderzeń cząstek i innych oddziaływań pomiędzy nimi wygląda tak samo "od tyłu". Teraz udało się jednak potwierdzić strzałkę czasu, a więc jego nieodwracalność - przynajmniej dla mezonów B.

Mechanika kwantowa opiera się na symetrii CPT (z angielska charge-parity-time), według której oddziaływania silne i elektromagnetyczne pozostają takie same jeśli odwróci się wszystkie właściwości - cząstki zamieni antycząstkami (C), odwróci kierunki niczym w lustrze (P) oraz zmieni kierunek przepływu czasu (T).

Naruszenie symetrii C i P dało się zaobserwować już w latach 50 dla mezonu K, a w roku 2001 dla mezonu B - podczas eksperymentu BaBar. Aby symetria CPT została zachowana, jednocześnie musiałoby dojść do naruszenia symetrii T - co jednak było bardzo trudno potwierdzić eksperymentalnie.

W eksperymencie BaBar udało się naukowcom stworzyć stan splątania kwantowego mezonu B oraz odpowiadającej mu antycząstki, a następnie przeprowadzić go przez łańcuch rozpadu.

Porównując szybkość rozpadu w odwróconych w czasie wersjach łańcuchów (czyli w takich parach gdzie rozpad następował w jednym kierunku - i w kierunku przeciwnym) naukowcy mogli sprawdzić czy dochodzi do naruszenia symetrii T.

I udało się to zauważyć z bardzo dużym statystycznym prawdopodobieństwem.

Odkrycie jest istotne z tego względu, że dało się to zaobserwować niezależnie od naruszenia symetrii CP (co potwierdzono eksperymentalnie już wcześniej w Fermilab w USA oraz w CERN).

Źródła: , ,