Новый квантовый эксперимент подтвердил асимметрию времени

Время неумолимо движется вперед. Стоит прокрутить пленку событий назад - и вы сразу заподозрите что-то неладное. Но вот с точки зрения одной, изолированной частицы течение времени выглядит одинаково в любом направлении. Так, по крайней мере, кажется на первый взгляд. Например, фильм о рассеянии двух частиц будет выглядеть разумно, даже если его прокрутить задом наперед - эта концепция известна как симметрия временного разворота. Теперь в эксперименте авторитетной научной коллаборации (это очное или заочное одновременное участие в работе) BaBar, работающей с ускорителем SLAC, были найдены новые, хотя и давно ожидаемые исключения из этого правила.

Разбирая данные о миллиардах столкновений, накопленные почти за 10 лет, ученые обнаружили, что определенные типы частиц превращаются друг в друга с нарушением симметрии. Эти изменения чаще происходят в одну сторону, чем в другую. Это подтверждает, что для некоторых субатомных процессов существует направленность времени.

Новость сообщил журнал Physical Review Letters. Нынешний результат впечатляет уровнем достоверности - это 1x10 ⁴³ - гораздо больше, чем нужно, чтоб подтвердить открытие. "Это был захватывающий экспериментальный анализ, недвусмысленно показавший нам асимметричность времени", - сказал сотрудник BaBar, Фернандо Мартинес-Видаль.

BaBar, собиравший данные с ускорителя SLAC c 1999 по 2008 гг., был разработан, чтобы определить тончайшие различия в поведении материи и антиматерии, объясняющие доминирование вещества в нашей Вселенной. Эта загадка давно беспокоит умы физиков - ведь если бы соотношение вещества и антивещества в мире было одинаковым, большая их часть аннигилировала бы.

В SLAC произвели наблюдение около 500 000 пар частиц, B⁺-мезонов и их античастиц – B^--мезонов. Еще в 2008 году выяснилось, что имеет место асимметричность - нарушение пространственной и зарядной четности. Именно это открытие заслужило Нобелевскую премию по физике того года.

Новый, современный анализ BaBar тоже основывается на изучении цепочки превращений частиц. Квантовая запутанность отрицательных В-мезонов дает информацию о партнере распадающейся частицы в момент распада. Воспользовавшись этим, ученые установили, что преобразования происходили в одном направлении в 6 раз чаще, чем в другом.

"Нынешнее испытание симметрии времени путем исследования нестабильных частиц ранее считалось невозможным, сказал Хосе Бернабеу, профессор Университета Валенсии и один из создателей концепции этого анализа. - Особенно захватывающим является тот факт, что решение пришло благодаря квантовой запутанности - явлению, на котором базируется будущее квантовых коммуникаций и вычислительной техники".