Стъпка по-близо до решаване на най-голямата мистерия във Вселената
Звезди, галактики, планети, съвсем всичко, което съставлява нашето всекидневие, дължи съществуването си на галактическо … скимване. Същността на тази чудноватост, която разрешава на материята да господства във Вселената за сметка на антиматерията, си остава мистерия.
Сега резултатите от опит в Япония могат да оказват помощ на откривателите да разрешат пъзела – един от най-големите в науката.
Много евентуално всичко зависи от разликата в метода на държание и частиците на антиматерията.
Светът, който ни е прочут – в това число всички предмети от всекидневието, до които можем да се докоснем – е формиран от материя. Основните градивни детайли на материята са субатомните частици, като електрони, кварки и неутрино.
Но материята има горист близнак, наименуван антиматерия. Всяка субатомна парченце от елементарната материя има съответна „ античастица “. И все пак през днешния ден във Вселената има доста повече материя от антиматерията. Но не постоянно е било по този начин.
Големият гърмеж би трябвало да е основал материята и антиматерията в равни количества.
„ Когато физиците учещи частиците получават нови частици в ускорители, те постоянно откриват, че те създават двойки частици-античастици: на всеки негативен електрон, има позитивно зареден позитрон (антиматериалният сътрудник на електрона) “, споделя проф. Лий Томпсън от Университета в Шефилд, член на групата T2K, колаборация, която включва относително огромен брой учени от английските университети.
„ Въпросът е за какво Вселената не е 50% материя и 50% антиматерия? Това е някогашен проблем в космологията – какво се е случило с антиматерията? “
Когато материална парченце се срещне със своята античастица, те се „ унищожават “ – изчезват в момент като сила.
По време на първите елементи от секундата на Големия гърмеж, горещата, плътна Вселена е цялостна с двойки частици-античастици, изскачащи, блъскащи се и излизащи от битие. Ако няма някакъв различен, незнаен механизъм при тази обстановка, Вселената не би трябвало да съдържа нищо друго, с изключение на остатъчна сила.
„ Ако това е по този начин обаче, би било много скучно и ние нямаше да сме тук “, декларира пред BBC News проф. Стефан Солднер-Ремболд, началник на групата по физика на частиците в Манчестърския университет.
Оттук идва и опитът T2K. T2K е основан в обсерваторията за неутрино Super-Kamiokande, основана подземен в региона на Камиока в Хида, Япония.
Изследователите употребяват детектора на оборудването, с цел да следят неутрино и техните антиматериални сътрудници, антинеутрино, генерирани на разстояние от 295 км в Японския протонно-ускорителен проучвателен комплекс (J-Parc) в Токай. T2K значи от Токай до Камиока.
Докато пътуват през Земята, частиците и античастиците се двоумят сред разнообразни физични положения, известни като аромати.
Физиците считат, че намирането на разлика – или асиметрия – във физическите свойства на неутрино и антинеутрино може да помогне да се разбере за какво материята е толкоз публикувана спрямо антиматерията. Тази асиметрия е известна като нарушаване на конюгиране на заряда и анулация на паритета (CP).
Това е едно от трите нужни условия, препоръчани от съветския физик Андрей Сахаров през 1967 година, което би трябвало да бъде изпълнено, с цел да се създава материя и антиматерия с друга скорост.
След анализиране на данните цели девет години, откривателите откриват противоречие в метода, по който неутрино и антинеутрино се двоумят, записвайки числата, достигнали до Super Kamiokande с мирис, друг от този, с който са основани.
Резултатът също е достигнал равнище на статистическа значителност – наречено три сигма – това е задоволително високо, с цел да покаже, че при тези частици се следи нарушаване на СР.
„ Докато нарушаването на CP, включващо кварки, е пробно открито, нарушаване на CP в никакъв случай не е следено при неутрино “, споделя Стефан Зелднер-Ремболд.
„ Нарушаването на симетрията на СР е едно от (по Сахаров) изискванията за битие на доминирана от материя Вселена, само че резултатът, задвижван от кварки, е за жалост прекомерно дребен, с цел да изясни за какво нашата Вселена е изпълнена основно с материя.
„ Откриването на нарушаване на СР с неутрино би било огромен скок напред в разбирането по какъв начин се е образувала Вселената. “
Теория, наречена лептогенеза, свързва господството на материята с нарушаване на СР, включващо неутрино.
„ Тези модели за лептогенеза предвиждат, че доминирането на материята в действителност се дължи на неутрино бранша. Ако наблюдавате нарушаване на неутрино СР, това би ни дало безапелационна индикация, че моделът на лептогенезата е пътят напред “, сподели проф. Зелднер-Ремболд.
Резултатите от T2K „ дават мощни подмятания “, че резултатът на нарушаване на СР може да бъде огромен при неутрино.
Това би означавало, че опитът с неутрино от ново потомство – DUNE, който сега се построява в мина в Южна Дакота, може да открие резултата по-бързо от предстоящото. Международният план е хазаин на Националната ускорителна лаборатория на Ферми в Съединени американски щати (Fermilab).
Проф. Солднер-Ремболд е член на научния екип на DUNE и представител на колектива. Детекторът на опита ще съдържа 70 000 тона течен аргон, заровен на една миля подземен. Той ще се употребява за разкриване и премерване на нарушаване на CP с висока акуратност.
Той добави, че резултатът от T2K „ ни приближава стъпка по-близо до това да имаме модел, който изяснява по какъв начин Вселената се е развила до доминираната през днешния ден от материя Вселена “.
Публикувано в списание Nature.
