Timpul trece, inexorabil, dinspre trecut spre viitor. Dar de ce se întâmplă astfel? Încă nu ştim precis, deşi există teorii ce încearcă să răspundă la dificila întrebare. Recent, pentru prima dată în lumea particulelor, a fost măsurată aşa-numita săgeată a timpului.
Chiar şi în această lume microscopică timpul are o direcţie preferată!
În lumea macroscopică suntem obişnuiţi cu ireversibilitatea trecerii timpului: atunci când vedem un film ne dăm seama cu uşurinţă care este trecutul şi care viitorul; când se sparge un obiect este clar că nu-l putem avea din nou întreg ca nou. Ca să nu mai vorbim despre efectele trecerii timpului asupra noastră: din copii, devenim adulţi şi pe urmă bătrâni....
Din punctul de vedere al particulelor însă, lucrurile arată mult mai simplu: când două particule se „ciocnesc” trecutul şi viitorul arată la fel – ca şi la jocul de biliard. Greu de făcut o distincţie clară între care este trecutul şi care viitorul – în lumea particulelor se pot schimba unul cu altul. Cel puţin aşa se credea până nu de mult...
Iată însă că rezultatele publicate recent în Physical Review Letters de către proiectul comun BaBar aduc dovezi, pentru prima dată, că lucrurile nu stau chiar aşa. Chiar şi în lumea particulelor timpul are o direcţie preferată.
BaBar este un proiect de cercetare ştiinţifică ce a funcţionat în Statele Unite la laboratorul SLAC în perioada 1999 – 2008, având ca obiectiv principal măsurarea asimetriei între materie şi antimaterie, studiind aşa-numiţii mezoni B. Acest studiu este extrem de important, întrucât ar putea da răspunsul la una dintre întrebările cele mai fascinante ale fizicii moderne: ce s-a întâmplat cu antimateria din Univers, considerând faptul că materia şi antimateria s-ar fi născut în aceeaşi cantitate în momentul Big Bangului?
În perioada cât a funcţionat, BaBar a măsurat circa 500 de milioane de perechi de particule şi antiparticule gen B (aceste particule sunt generate în perechi).
Cum era de aşteptat, cercetătorii au măsurat o asimetrie în comportamentul materiei (mezonii B) şi a antimateriei (mesonii anti-B). Practic, comportamentul acestor mezoni violează o lege de conservare în fizică, şi anume aşa-numita paritate CP.
Paritatea CP (procesul de conjugare a sarcinii, adică o sarcină pozitivă devine negativă şi invers şi paritatea P – adică inversiunea spaţială) face la rândul ei parte dintr-o lege de conservare care este considerată fundamentală în fizica particulelor: CPT (deci pe lângă CP de mai înainte se adaugă T – inversiunea temporală). Dacă, aşa cum se crede, CPT rămâne o lege de conservare valabilă, şi dacă, aşa cum s-a măsurat, CP este o „lege încălcată”, nu ne rămâne altă alternativă decât să fie încălcată şi legea T – adică cea legată de timp. Deci existau dovezi indirecte ale existenţei unei direcţii preferate în timp a proceselor din lumea particulelor.
Cercetătorii de la Babar însă au făcut un pas înainte: au măsurat în mod direct săgeata timpului.
Practic au re-analizat datele pe care le aveau la dispoziţie, căutând procese în care mezonii B făceau tranziţia dintr-o stare - să o numim B1 - într-o stare B2. Folosind proprietăţile cuantice ale perechii de mezon B – mezon anti-B, au reuşit să măsoare cum tranziţia din B1 spre B2 are loc de circa 6 ori mai des decât din B2 spre B1. Deci cu o preferinţă clară! O direcţie a timpului. Ca şi cum, inversând timpul dintr-o direcţie spre cealaltă, lumea s-ar schimba.
Măsurătoarea efectuată de BaBar a stârnit mult interes şi multe comentarii în lumea fizicienilor – este o măsurătoare din care putem învăţa ceva nou legat de natura timpului şi despre misterele acestuia.