CP-rikko

CP-rikko eli varaus–pariteettirikko on hiukkasfysiikan ilmiö. Se havaittiin kokeellisesti ensi kerran vuonna 1964 kokeessa, jossa tutkittiin neutraalien kaonien hajoamista. Koe kumosi siihen asti otaksutun luonnonlakien CP-symmetrian. Tässä yhteydessä C (charge conjugation, varauskonjugaatio) tarkoittaa hiukkasen muuttamista antihiukkasekseen ja P hiukkasen pariteetin muuttamista vastakkaiseksi (peilausta). Symmetrian mukaan fysiikan ilmiöt toimisivat täsmälleen samalla tavalla varauskonjugaation ja peilauksen jälkeen kuin alkuperäisillä hiukkasilla.

Luonnossa esiintyvän heikon CP-rikon aiheuttaa heikko vuorovaikutus, joka muuntaa hiukkasten rakenneosasia kvarkkeja toisikseen. Matemaattisesti tätä kuvataan hiukkasfysiikan standardimallissa CKM-matriisilla (Cabibbo-Kobayashi-Maskawa). Hiukkasten välisten sähkömagneettisen, vahvan vuorovaikutuksen tai gravitaation ei ole havaittu rikkovan CP-symmetriaa.

CP-symmetrian rikkoutuminen on yksi ns. Saharovin ehdoista sille, että varhaisen maailmankaikkeuden hiukkasreaktioissa aine ja antiaine eivät olisi tuhonneet toisiaan täysin, vaan jäljelle voisi jäädä ainetta. Ilman CP-symmetriarikkoa tavallinen aine ja antiaine annihiloisivat toisiaan täsmälleen yhtä voimakkaasti eikä kumpaakaan jäisi jäljelle olettaen, että molempia oli alun perin yhtä paljon. Kvarkkien heikoissa vuorovaikutuksissa havaittu CP-rikko näyttäisi kuitenkin olevan liian vähäinen selittämään maailmankaikkeudessa olevan aineen määrän^[1]. CERNin LHCb-kokeen on tarkoitus tutkia reaktioita, joissa voisi näkyä standardimallin ulkopuolisten hiukkasten aiheuttamaa CP-symmetrian rikkoutumista.

1. ↑ Huet, P. & Sather, E.: Electroweak baryogenesis and standard model CP violation, Phys. Rev. D51, 379–394 (1995).