O experimento LHCb encontrou indícios do que poderia ser uma nova peça do quebra-cabeça da antimatéria que faltava em nosso universo. Eles encontraram evidências tentadoras de um fenômeno conhecido como violação de paridade de carga (CP) em partículas conhecidas como bárions - uma família de partículas cujos membros mais conhecidos são os prótons e nêutrons que constituem toda a matéria do universo.

A ideia de que os bárions feitos de matéria se comportam exatamente como suas contrapartes de antimatéria está relacionada à ideia de simetria do CP. Qualquer violação dessa simetria implicaria que as leis da física não são as mesmas para as partículas de matéria e antimatéria.

Isso é importante porque uma compreensão detalhada de como essa simetria é violada na natureza pode contribuir para explicar o esmagador excesso de matéria sobre antimatéria observado em nosso universo, apesar do fato de que o Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria em primeiro lugar.

O Modelo Padrão (SM) da física de partículas prevê que uma pequena quantidade de violação de CP também existe no setor bariônico. Embora os processos de violação de CP tenham sido estudados por mais de 50 anos, nenhum efeito significativo foi observado com as partículas bariônicas. Além disso, A violação de CP, conforme descrito no SM, não é grande o suficiente para explicar o desequilíbrio muito maior de matéria-antimatéria. Portanto, outras fontes de violação de CP devem contribuir, e um dos principais objetivos do LHCb é justamente buscar novas fontes de violação de CP.

O novo resultado do LHCb é baseado em uma análise de dados coletados durante os primeiros três anos das operações do Grande Colisor de Hádrons (LHC). Entre todas as possíveis partículas de vida curta criadas como resultado de uma colisão próton-próton, a colaboração comparou o comportamento do bárion Λb0 e sua contraparte de antimatéria, Λb ⁰ -Barra, quando eles decaem em um próton (ou antipróton) e três partículas carregadas chamadas píons. Este processo é extremamente raro e nunca foi observado. A alta taxa de produção desses bárions no LHC e as capacidades especializadas do detector LHCb permitiram a colaboração para coletar uma amostra pura de cerca de 6.000 desses decaimentos.

A colaboração do LHCb comparou a distribuição dos quatro produtos de decomposição do Λb ⁰ e Λb ⁰ -bar bárions e quantidades específicas calculadas que são sensíveis à simetria CP. Qualquer diferença significativa, ou assimetria, entre tais quantidades para o caso e os casos de antimatéria seria uma manifestação de violação da PC.

Os dados do LHCb revelaram um nível significativo de assimetrias naquelas quantidades sensíveis à violação de CP para o Λb ⁰ e Λb ⁰ -bárion da barra decai, com diferenças em alguns casos de até 20%.

Geral, a significância estatística - que é como os físicos se referem à probabilidade de que esse resultado não tenha ocorrido por acaso - está no nível de 3,3 desvios-padrão, e uma descoberta é reivindicada quando esse valor atinge cinco desvios-padrão. Esses resultados, publicado hoje em Física da Natureza , em breve será atualizado com o maior conjunto de dados coletados até o momento durante a segunda execução do LHC. Se esta evidência anterior de violação de CP for vista novamente com maior significância na amostra maior, o resultado será um marco importante no estudo da violação do CP.