Veel meer materie dan antimaterie

Fysici hebben bij de Amerikaanse Tevatronversneller aanwijzingen gevonden dat een nog onbekend mechanisme bijdraagt aan misschien wel de belangrijkste asymmetrie in de kosmos: die tussen materie en antimaterie. Zij hebben hun resultaten opgestuurd naar het vakblad Physical Review D.

Het gaat om een cruciaal kenmerk van het heelal. Was de kosmos perfect symmetrisch geweest, dan hadden aarde, zonnestelsel, melkwegstelsel en andere sterrenstelsels nooit bestaan. Dan was er tijdens de oerknal exact evenveel materie als antimaterie ontstaan. En dan hadden kort daarna materie en antimaterie elkaar weer tot louter energie gereduceerd.

In werkelijkheid schoot er wat materie over – krap een miljoenste van een procent, maar toch genoeg om er planeten, sterren en sterrenstelsels uit te laten ontstaan.

Bij de Tevatronversneller, de op één na grootste deeltjesversneller op aarde, hebben fysici nu voor een groep zeer zeldzame deeltjes een onverwacht groot materieoverschot gevonden. Vijftig keer groter dan wat het Standaard Model (van alle bouwsteentjes van de kosmos en de krachten die hen bijeenbinden) voorspelt. „Kippenvel”, zei een van de leiders van de fysici.

De deeltjes zijn ‘neutrale B-mesonen’. Kenmerkend is hun besluiteloze aard: elke seconde schakelen B-mesonen biljoenen malen tussen hun antimaterie- en materietoestand. Aan het einde van hun korte leven vallen ze daarna uiteen in muonen, zware broers van elektronen. De toestand van de B-mesonen op dat moment bepaalt of dat gewoon muonen (materie) zijn of anti-muonen (antimaterie). En dat in de botsingen vaker muonen opdoken, zou betekenen dat B-mesonen steeds net wat makkelijker naar hun materietoestand schakelen.

Theoretici wisten al dat het Standaard Model het materieoverschot in het heelal slechts deels verklaart. Maar dat een afwijking juist voor B-mesonen wordt gevonden is heel onverwacht, zegt Sijbrand de Jong die vanuit de Radboud Universiteit Nijmegen aan de proeven meewerkt. „Er zijn amper theorieën voor een onderliggend mechanisme hiervoor.”

De kans dat het een toevalsvondst is die in preciezere metingen weer zal worden weggepoetst, achten de fysici kleiner dan 0,1 procent. Maar voor een écht bewijs moeten zij meer deeltjesbotsingen verzamelen. En: het effect moet in een onafhankelijke meting opduiken. De LHC-versneller bij Cern bij Genève loopt zich al warm.