Tutkijat ovat havainneet yhden mikroskooppisen maailman yllättävimmistä symmetrian rikkoutumisista – löydön, joka voi mullistaa käsityksemme aineen rakenteesta ja perusvoimista.
Läpimurtoon johtanutta kokeilua johtaa professori Dipangkhar Dutta Mississippin osavaltion yliopistosta. Hänen tiiminsä havaitsi, että alkeishiukkaset – kvarkit – käyttäytyvät tietyissä olosuhteissa toisin kuin moderni ydinfysiikka ennustaa.
Koe suoritettiin Thomas Jeffersonin kansallisessa hiukkaskiihdyttimessä. Tutkijat havaitsivat, kuinka elektronit törmäävät atomien ytimiin ja ovat vuorovaikutuksessa niiden sisällä olevien kvarkkien kanssa.
Kvarkit pelaavat uudella tavalla: löytö uhkaa kirjoittaa fysiikan oppikirjat uusiksi
Tuloksena kävi selväksi, että kvarkit eivät aina noudata symmetrian periaatteita, joita aiemmin pidettiin kiistattomina. Tämä löytö horjuttaa symmetrian perusperiaatetta, joka on monien fysiikan teorioiden, mukaan lukien standardimallin, perustana.
Aiemmin symmetriaa pidettiin fysiikan ennustettavuuden perustana: jos jokin toimii yhteen suuntaan, sen pitäisi toimia myös päinvastoin. Uudet tarkat mittaukset ovat kuitenkin osoittaneet, että näin ei aina ole.
Hiukkaset eivät jakaudu tai yhdisty peilikuvina, mikä edellyttää perustavien oletusten tarkistamista vahvan vuorovaikutuksen luonteesta – yhdestä neljästä perusvoimasta.
Tutkimuksen tulokset on julkaistu arvostetussa Physics Letters B -lehdessä. Tutkijat korostavat, että uusi löytö ei kumoa aiempaa tietoa, vaan tarkentaa, missä symmetrian lait ovat sovellettavissa ja missä niitä on korjattava.
Tämä auttaa paitsi ymmärtämään paremmin aineen rakennetta, myös avaamaan tien uusille teknologioille energia-, lääke- ja tietotekniikan aloilla. Tutkimusta pidetään jo askeleena kohti tulevaa tieteellistä vallankumousta.
