Πρώτη ματιά στην ασυμμετρία ύλης-αντιύλης στο πείραμα KLOE

Οι τελευταίες στιγμές ενός από τα πιο παράξενα ασταθή σωματίδια παρουσιάζεται στην παραπάνω εικόνα. Το σωματίδιο είναι το Κ⁰ ή άλλως το ουδέτερο καόνιο. Αποτέλεσμα της παράξενης συμεριφοράς του είναι η εμφάνισή του σε δυο μορφές: το μακρύ-Κ (Κ_L) και το βραχύ-Κ (K_S). Το μακρύ-Κ ζει 100 φορές πιο πολύ από το βραχύ-Κ, παρόλο που ο χρόνος ζωής του είναι μόλις 0,05 μικροδευτερόλεπτα (1 μικροδευτερόλεπτο=1 εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου). Οι δυο αυτές μορφές του σωματιδίου Κ είναι πολύ ενδιaφέρουσες γιατί αποτελούν διαφορετικές "κβαντικές αναμίξεις" ύλης και αντιύλης.
Αν η ύλη και η αντιύλη συμπεριφέρονταν πάντοτε με τον ίδιο τρόπο (όπως και κάνουν τις πιο πολλές φορές) τότε οι διαφορετικές αναμίξεις του Κ_L και K_S θα διασπόνταν πάντοτε με διαφορετικό τρόπο. Αλλά, το 1964, οι Κρόνιν (James Cronin) και Φιτς (Val Fitch) ανακάλυψαν ότι ορισμένες φορές οι δυο μορφές του καονίου διασπώνται με τον ίδιο τρόπο (το 1980 οι δυο αυτοί επιστήμονες κατέκτησαν το Βραβείο Νομπέλ γι' αυτή τους την ανακάλυψη). Το γεγονός αυτό δικαιολογείται μόνο όταν δεχθούμε ότι υπάρχει μια ελάχιστη διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης, αυτό που τεχνικά αναφέρεται ως παραβίαση της "συμμετρίας CP".
Ο ανιχνευτής KLOE, στο πείραμα Dafne (τον νέο επιταχυντή στο Εθνικό Εργαστήριο του Φρασκάτι - Laboratori Nazionali di Frascati - στην Ιταλία), έχει κατασκευαστεί για τη λεπτομερή παρατήρηση αυτού του φαινομένου. Στον επιταχυντή συγκρούονται δέσμες ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων (αντι-ηλεκτρονίων) με κατάλληλη ενέργεια ώστε να παράγουν το σωματίδιο φ, το οποίο με τη σειρά του διασπάται πολύ γρήγορα, παράγοντας συχνά τα σωματίδια K_S και K_L. Στην εικόνα παρουσιάζεται ένα γεγονός που πιθανόν να οφείλεται στην παραβίαση CP. Παρατηρούμε δυο ζεύγη τροχιών που αποδίδονται στα θετικά και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, τα οποία ονομάζουμε πιόνια. Το ένα ζεύγος ξεκινά πολύ κοντά στο κέντρο του ανιχνευτή (όπου συγκρούονται οι δυο δέσμες και παράγουν το σωματίδιο φ) και φαίνεται να προέρχονται από τη διάσπαση του K_S. Το άλλο ζεύγος τροχιών, που εμφανίζεται σε κάποια απόσταση (περίπου 1 μέτρο) από το σημείο της σύγκρουσης, οφείλεται μάλλον στο K_L.
(Δείτε επίσης τη σχετική φωτογραφία)

Credit: KLOE experiment