Päris varakult universum, varsti pärast Suurt Pauku,küsimus" ja "antiaine" eksisteerisid mõlemad võrdses koguses. Seni teadmata põhjustel on agaküsimus' domineerib olevikus universum. T2K teadlased on hiljuti näidanud võimaliku laengu-pariteedi rikkumise esinemist neutriinodes ja vastavaid neutriinovastaseid võnkumisi. See on samm edasi, et mõista, miks küsimus domineerib universum.
Suur Pauk (mis toimus umbes 13.8 miljardit aastat tagasi) ja teised sellega seotud füüsikateooriad viitavad sellele, et varakult universum oli kiirgus "domineeriv" ja "küsimus' ja 'antiaine' eksisteeris võrdses koguses.
Kuid universum mida me teame, et tänapäeval domineerib mateeria. Miks? See on üks intrigeerivamaid saladusi universum. (1).
. universum See, mida me tänapäeval teame, algas võrdses koguses "ainet" ja "antiainet", mõlemad loodi paarikaupa, nagu loodusseadus seda nõuaks, ja seejärel hävitati korduvalt, tekitades kiirgust, mida nimetatakse "kosmiliseks taustkiirguseks". Umbes 100 mikrosekundi jooksul pärast Suurest Paugust hakkas aine (osakesed) kuidagi ületama antiosakeste arvu, näiteks ühe iga miljardi kohta ja sekunditega hävis kogu antiaine, jättes maha ainult aine.
Mis on protsess või mehhanism, mis tekitaks sellise erinevuse või asümmeetria aine ja antiaine vahel?
1967. aastal postuleeris vene teoreetiline füüsik Andrei Sahharov kolm tingimust, mis on vajalikud tasakaalustamatuse (või aine ja antiaine tekke erineva kiirusega) esinemiseks. universum. Esimene Sahharovi tingimus on barüoniarvu (kvantarv, mis interaktsioonis säilib) rikkumine. See tähendab, et prootonid lagunesid äärmiselt aeglaselt kergemateks subatomaarseteks osakesteks nagu neutraalne pioon ja positron. Samamoodi lagunes antiprooton piooniks ja elektroniks. Teine tingimus on laengu konjugatsiooni sümmeetria (C) ja laengu konjugatsiooni-paarsuse sümmeetria (CP) rikkumine, mida nimetatakse ka laengu-pariteedi rikkumiseks. Kolmas tingimus on see, et barüoni asümmeetriat tekitav protsess ei tohi olla termilises tasakaalus kiire paisumise tõttu, mis vähendab paaride hävitamise esinemist.
See on Sahharovi teine CP rikkumise kriteerium, mis on näide osakeste ja nende antiosakeste vahelisest asümmeetriast, mis kirjeldab nende lagunemise viisi. Võrreldes seda, kuidas osakesed ja antiosakesed käituvad, st kuidas nad liiguvad, interakteeruvad ja lagunevad, võivad teadlased leida tõendeid selle asümmeetria kohta. CP rikkumine annab tõendeid selle kohta, et mõned tundmatud füüsikalised protsessid vastutavad aine ja antiaine erineva tootmise eest.
Elektromagnetilised ja „tugevad vastasmõjud” on teadaolevalt sümmeetrilised C ja P all ning järelikult on need sümmeetrilised ka toote CP all (3). "Kuid see ei pruugi nii olla "nõrga interaktsiooni" puhul, mis rikub nii C- kui ka P-sümmeetriat. ütleb prof BA Robson. Lisaks ütleb ta, et "CP rikkumine nõrkade interaktsioonide korral tähendab, et sellised füüsikalised protsessid võivad viia barüoniarvu kaudse rikkumiseni, nii et aine loomine oleks eelistatud antiaine loomisele". Mittekvargiosakesed ei näita CP rikkumisi, samas kui kvarkide CP rikkumine on liiga väike ja ebaoluline, et aine ja antiaine loomisel oleks erinevusi. Niisiis, CP rikkumine leptonites (neutrinos) muutuvad oluliseks ja kui see on tõestatud, siis see vastaks, miks universum on aine domineeriv.
Kuigi CP sümmeetria rikkumist ei ole veel lõplikult tõestatud (1), näitavad T2K meeskonna hiljutised leiud, et teadlased on sellele tõesti lähedal. Esmakordselt on näidatud, et T2K (Tokai kuni Kamioka) väga keerukate katsete kaudu eelistatakse üleminekut osakestelt elektronidele ja neutriinodele antiosakestelt elektronidele ja neutriinodele (2). T2K viitab paarile laborile, Jaapani prootonkiirendi uurimiskompleksile (J-Parc). Tokai ja Super-Kamiokande maa-alune neutriinoobservatoorium Kamioka, Jaapan, mida lahutab umbes 300 km. Tokai prootonkiirendis genereeris osakesi ja antiosakesi suure energiaga kokkupõrgetest ning Kamioka detektorid jälgisid neutriinosid ja nende antiaine vasteid, antineutriinosid, tehes väga täpseid mõõtmisi.
Pärast mitme aasta andmete analüüsimist T2K-s suutsid teadlased mõõta parameetrit nimega delta-CP, mis reguleerib neutriinode võnkumisel CP sümmeetria katkemist ja leidis ebakõla või eelistuse neutriinode kiiruse suurendamiseks, mis võib lõpuks viia CP rikkumise kinnitus neutriinode ja antineutriinode võnkumisel. T2K meeskonna leitud tulemused on olulised 3-sigma või 99.7% usaldusnivoo statistilise olulisuse juures. See on verstapost, kuna neutriinodega seotud CP rikkumise kinnitus on seotud mateeria domineerimisega universum. Edasised katsed suurema andmebaasiga testivad, kas see leptoonilise CP sümmeetria rikkumine on suurem kui kvarkide CP rikkumine. Kui see on nii, siis saame lõpuks vastuse küsimusele, miks universum on aine domineeriv.
Kuigi T2K eksperiment ei tuvasta selgelt, et CP sümmeetria rikkumine on toimunud, on see verstapost selles mõttes, et see näitab veenvalt tugevat elektronide neutronite kiiruse suurendamist ja viib meid lähemale CP sümmeetria rikkumise esinemise tõestamisele ja lõpuks vastake "miks universum on aine domineeriv'.
***
viited:
1. Tokyo ülikool, 2020. ''T2K tulemused piiravad Neutrino CP faasi võimalikke väärtusi –…..'' Pressiteade Avaldatud 16. aprillil 2020. Saadaval veebis aadressil http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Sissepääs 17. aprillil 2020.
2. The T2K Collaboration, 2020. Piirang aine-antiaine sümmeetriat rikkuvale faasile neutriinovõnkumistes. Loodus köide 580, lk339–344(2020). Avaldatud: 15. aprill 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. Robson, BA, 2018. Aine-Antiaine asümmeetria probleem. Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
