Merre folyik az idő?

A stanfordi BaBar kísérlet adatainak segítségével először sikerült igazolni, hogy az idő a részecskék világában is egy irányt preferál.

Merre folyik az idő?

Legtöbbünkben nem kérdőjeleződik meg (legalábbis nem komolyan), hogy az idő folyama kérlelhetetlenül egy irányba halad-e. Ennek a folyamatnak a legfeltűnőbb jele, hogy folyamatosan érzékeljük, ahogy a dolgok elhasználódnak, ahogy egyre idősebbek lesznek. Az említett folyamat hátterében az a tény áll, hogy sokkal kevesebb módon lehet elrendezni a részecskéket szabályos módon, mint szabálytalanul, így bármiféle bekövetkező változás jó eséllyel a rendtől a káosz irányába mutat.

Ha azonban ennél mélyebbre ásunk, az idő iránya már nem mindig tűnik egyértelműnek. Egy részecske önmagában nem képes rendezetlenebbé válni, így izoláltan vizsgálva nehéz különbséget tenni múltbéli és jövőbeli állapotai között. Ha filmszalagon rögzítjük egy részecske mozgását, és azt átadjuk valaki másnak, az pusztán a mozgás alapján nem lesz képes megállapítani, hogy melyik irányba kellene befűzni a szalagot a vetítőbe. Gyakorlatilag ugyanis a két lejátszási mód egymással szimmetrikus. Legalábbis így gondolták a fizikusok, amíg ennek az állításnak a cáfolatára utaló nyomokra nem bukkantak a hatvanas években. A Stanfordi Lineáris Gyorsítóközpont kutatói nemrég komoly fizikai bizonyítékokra bukkantak azzal kapcsolatban, hogy az idő esetében valóban sérül a korábban feltételezett szimmetria.

Az első arra utaló jelek, hogy az univerzum semmilyen szinten nem szimmetrikus az időtükrözésre nézve, vagyis az idő valóban egy irányba folyik, az anyag és antianyag felfedezése kapcsán bukkantak fel. A részecskék és az antirészecske párjaik matematikailag két dologban különböznek egymástól: ellentétes elektromos töltéssel rendelkeznek és egymás tükörképei. 1964-ben azonban kimutatták, hogy a kaonnak nevezett részecskék egy része nem tartja tiszteletben ezt a CP-szimmetriának nevezett szabályt. Vagyis az anyag és az antianyag mégsem egészen egyenrangú és ellentétes egymással. Csak egy általánosabb szimmetria, a CPT-szimmetria maradt meg a fizikai folyamatok számára, ahol a T az időtükrözést jelenti. Ennek értelmében a CP-sértésnek egyben T-sértéssel is járnia kell, hogy kiegyenlítődjenek a dolgok.

A legjobb tehát, ha az időszimmetria sérülését ott keressük, ahol a CP-sértés már fennáll. 1999‒2008 között a stanfordi kutatók pontosan ezen dolgoztak. A régi lineáris részecskegyorsítót, ahol a bájos kvark felfedezése történt, B-mezon gyárrá alakították át. Ezek a részecskék azért érdekesek, mert anitrészecskéjükkel együtt sértik a CP-szimmetriát, így ha a feltevések helyesek, akkor a T-szimmetriát sem tartják tiszteletben.

A BaBar nevű kísérlet ugyan négy esztendeje véget ért, az adatok elemzése azonban még javában folyik. A kutatók elsősorban is a B-mezonok kiterjedt családjának egyik tagjára, a semleges B0-ra koncentrálnak elemzéseik során.

A B0 a kvantumvilág számos más tagjához hasonló több formában is létezhet (B, B‾, B+, B-), és mint egy szubatomikus vérfarkas, folytonosan átalakul egyik változatból a másikba. Ha azonban az időnek valóban egy iránya van, akkor a szakértők elmondása szerint ezen átalakulások az egyik irányba más sebességgel következnek be, mint az ellenkezőbe. A CP-sértés ez esetben konkrétan azt jelzi előre, hogy a B‾ → B- átalakulás gyorsabb ütemben zajlik le, mint az ellentétes folyamat. Ennek tudatában már csak le kell mérni az átmenetek idejét, és meg is van a bizonyíték arra, hogy az idő folyama valóban egy irányba hömpölyög.

Sajnos ez sem éppen egyszerű feladat. Egy részecske végső állapotát abból lehet megállapítani, hogy milyen részecskére bomlik. Nem könnyű azonban megmondani, hogy milyen formában volt előtte, és mennyi ideig. A B-mezonok esetében azonban van egy segítő körülmény: időnként nem egyetlen darab keletkezik belőlük, hanem egy kvantummechanikai ikerpár, amelyben az egyik részecske elárulhatja a kezdeti állapotot, a másik pedig arról adhat információt, hogy az mennyi ideig állt fenn.

A Physical Review Letters oldalain rövidesen megjelenő tanulmány nem hagy kétségeket: a B‾ → B- átalakulás valóban sokkal gyorsabban zajlik le, mint a folyamat fordítottja ‒ egy B‾ keletkezésére öt B- létrejötte esik. Előre haladni tehát kvantumszinten sem ugyanolyan, mint visszafelé, vagyis az idő itt is egy uralkodó iránnyal rendelkezik.

 

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward