Pašā sākumā visums, drīz pēc Lielā sprādziena,jautājums' un 'antimatērija' pastāvēja vienādā daudzumā. Tomēr līdz šim nezināmu iemeslu dēļ "jautājums' dominē tagadnē visums. T2K pētnieki nesen ir parādījuši iespējamu lādiņa paritātes pārkāpumu neitrīno un atbilstošās pret neitrīno svārstības. Tas ir solis uz priekšu, lai saprastu, kāpēc jautājums dominē pār visums.
Lielais sprādziens (kas notika pirms aptuveni 13.8 miljardiem gadu) un citas saistītas fizikas teorijas liecina, ka agrīnā visums bija starojums "dominējošais" un "jautājums"un"antimatērijas' pastāvēja vienādā daudzumā.
Bet visums ka mēs zinām, ka šodien dominē matērija. Kāpēc? Šis ir viens no intriģējošākajiem noslēpumiem visums. (1).
Jūsu darbs IR Klientu apkalpošana visums ko mēs zinām šodien, sākās ar vienādu daudzumu “matērijas” un “antimatērijas”, abas tika izveidotas pa pāriem, kā to prasa dabas likums, un pēc tam tika atkārtoti iznīcinātas, radot starojumu, kas pazīstams kā “kosmiskais fona starojums”. Apmēram 100 mikrosekunžu laikā pēc Lielā sprādziena matērija (daļiņas) kaut kādā veidā sāka pārspēt antidaļiņu skaitu, teiksim, par vienu no katriem miljardiem, un dažu sekunžu laikā visa antiviela tika iznīcināta, atstājot tikai matēriju.
Kāds ir process vai mehānisms, kas radītu šāda veida atšķirību vai asimetriju starp matēriju un antimateriālu?
1967. gadā krievu teorētiskais fiziķis Andrejs Saharovs postulēja trīs nosacījumus, kas nepieciešami, lai valstī rastos nelīdzsvarotība (vai vielas un antimatērijas veidošanās dažādos ātrumos). visums. Pirmais Saharova nosacījums ir bariona skaitļa (kvantu skaitlis, kas mijiedarbībā saglabājas) pārkāpums. Tas nozīmē, ka protoni ārkārtīgi lēni sadalījās vieglākās subatomiskās daļiņās, piemēram, neitrālā pionā un pozitronā. Līdzīgi antiprotons sadalījās pionā un elektronā. Otrais nosacījums ir lādiņa konjugācijas simetrijas C pārkāpums un lādiņa konjugācijas-paritātes simetrijas, CP, ko sauc arī par lādiņa-paritātes pārkāpumu. Trešais nosacījums ir tāds, ka process, kas ģenerē bariona asimetriju, nedrīkst būt termiskā līdzsvarā straujas izplešanās dēļ, kas samazina pāru iznīcināšanas rašanos.
Tas ir otrais Saharova CP pārkāpuma kritērijs, kas ir sava veida asimetrijas piemērs starp daļiņām un to antidaļiņām, kas raksturo to sadalīšanās veidu. Salīdzinot daļiņu un antidaļiņu uzvedību, ti, veidu, kā tās pārvietojas, mijiedarbojas un sadalās, zinātnieki var atrast pierādījumus par šo asimetriju. CP pārkāpums liecina, ka daži nezināmi fiziski procesi ir atbildīgi par atšķirīgu vielas un antimatērijas veidošanos.
Ir zināms, ka elektromagnētiskā un “spēcīgā mijiedarbība” ir simetriska zem C un P, un līdz ar to tās ir simetriskas arī zem produkta CP (3). "Tomēr tas ne vienmēr attiecas uz "vāju mijiedarbību", kas pārkāpj gan C, gan P simetriju." saka prof. BA Robsons. Viņš arī saka, ka "CP pārkāpums vājās mijiedarbībās nozīmē, ka šādi fiziski procesi var izraisīt netiešu barionu skaita pārkāpumu, lai priekšroka tiktu dota matērijas radīšanai, nevis antimatērijas radīšanai". Nekvarku daļiņas neuzrāda nekādus CP pārkāpumus, savukārt CP pārkāpumi kvarkos ir pārāk mazi un nenozīmīgi, lai tiem būtu atšķirības matērijas un antimatērijas veidošanā. Tātad, CP pārkāpums leptonos (neitrīno) kļūst svarīgi, un, ja tas tiek pierādīts, tas atbildētu, kāpēc visums ir matērija dominējošā.
Lai gan CP simetrijas pārkāpums vēl ir galīgi jāpierāda (1), taču nesen T2K komandas ziņotie atklājumi liecina, ka zinātnieki ir patiešām tuvu tam. Pirmo reizi ir pierādīts, ka pārejai no daļiņas uz elektronu un neitrīno tiek dota priekšroka, nevis pāreja no antidaļiņas uz elektronu un neitrīno, izmantojot ļoti sarežģītus eksperimentus T2K (Tokai uz Kamioka) (2). T2K attiecas uz pāris laboratorijām, Japānas protonu paātrinātāja pētniecības kompleksu (J-Parc) Tokai un Super-Kamiokande pazemes neitrīno observatorija Kamioka, Japāna, atdala aptuveni 300 km. Protonu paātrinātājs Tokai ģenerēja daļiņas un antidaļiņas no augstas enerģijas sadursmēm, un Kamiokas detektori novēroja neitrīnos un to antimateriālus, antineutrīnus, veicot ļoti precīzus mērījumus.
Pēc vairāku gadu datu analīzes T2K, zinātnieki varēja izmērīt parametru, ko sauc par delta-CP, kas regulē CP simetrijas pārrāvumu neitrīno svārstībās, un atklāja neatbilstību vai priekšroku neitrīno ātruma palielināšanai, kas galu galā var izraisīt CP pārkāpuma apstiprinājums neitrīno un antineitronu svārstību veidā. T2K komandas atrastie rezultāti ir nozīmīgi ar 3 sigmu vai 99.7% ticamības līmeņa statistisko nozīmīgumu. Tas ir pagrieziena punkts, jo apstiprinājums par CP pārkāpumiem, kas saistīti ar neitrīniem, ir saistīts ar matērijas dominēšanu visums. Turpmākie eksperimenti ar lielāku datu bāzi pārbaudīs, vai šis leptoniskās CP simetrijas pārkāpums ir lielāks nekā CP pārkāpums kvarkos. Ja tas tā ir, tad mums beidzot būs atbilde uz jautājumu Kāpēc visums ir matērija dominējošā.
Lai gan T2K eksperiments skaidri nenorāda, ka ir noticis CP simetrijas pārkāpums, tas ir pagrieziena punkts tādā nozīmē, ka tas pārliecinoši parāda pastiprinātu elektronu neitronu ātrumu un tuvina mūs, lai pierādītu CP simetrijas pārkāpuma rašanos un galu galā atbildi "kāpēc visums dominē matērija”.
***
Norādes:
1. Tokijas universitāte, 2020. gads. ''T2K rezultāti ierobežo Neutrino CP fāzes iespējamās vērtības —…..'' Paziņojums presei, publicēts 16. gada 2020. aprīlī. Pieejams tiešsaistē: http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Skatīts 17. gada 2020. aprīlī.
2. The T2K Collaboration, 2020. Ierobežojums matērijas un antimatērijas simetriju pārkāpjošajai fāzei neitrīno svārstībās. Daba 580. sējums, 339.–344. lpp.(2020). Publicēts: 15. gada 2020. aprīlī. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. Robson, BA, 2018. Matter-Antimatter asimetrijas problēma. Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
