Afslørede årsagen til eksistensen af stof i universet

Afslørede årsagen til eksistensen af stof i universet
Afslørede årsagen til eksistensen af stof i universet
Anonim

Japanske fysikere har undersøgt årsagen til baryonasymmetri - en krænkelse af symmetri mellem stof og antimateriale, hvilket kunne forklare, hvorfor der overhovedet er stof i universet. De afdækkede det hidtil mest overbevisende bevis for, at ubalancen skyldtes neutrinoers adfærd. Forskernes artikel blev offentliggjort i tidsskriftet Nature.

Forskerne observerede neutrino -svingninger i T2K (Tokai til Kamioka) eksperimentet. Neutrino -svingninger er et fænomen, hvor neutrinoer ændrer deres art. I dette tilfælde var fysikere interesserede i overgangen af muonneutrinoer og muonantineutrinoer til deres "spejl" -former - henholdsvis elektronneutrinoer og elektronantineutrinoer.

En af de nødvendige betingelser for materiens overvægt over antimateriale, som observeres i det moderne univers, er krænkelsen af ladningsparitetssymmetri (CP-symmetri), det vil sige, at fysikkens love ikke forbliver uændrede for partikler, der har blevet forvandlet til tilsvarende antipartikler og samtidig spejlet. Brud på CP -symmetri blev observeret for kvarker, men størrelsen af dette brud viste sig at være utilstrækkelig til at forklare baryonasymmetrien. T2K er designet til at søge efter CP -krænkelse i neutrinooscillationer.

Under T2K blev der genereret en stråle af muonneutrinoer og antineutrinoer ved J-PARC-protonacceleratorkomplekset nær landsbyen Tokai på Japans østkyst. Partiklerne tilbagelagde 295 kilometer og blev registreret af Super-Kamiokande neutrino-detektoren i Kamioka-minen. Desuden kan deres slags ændre sig i løbet af neutrino -svingninger.

Graden af symmetribrud bestemmes af parameteren δ, som kan tage værdier fra -180 grader til 180 grader. Hvis parameteren er lig med nul eller 180 grader, vil neutrinoer og antineutrinoer ændre deres slags på en lignende måde uden at bryde CP -symmetrien. Imidlertid kan δ forbedre neutrino- eller antineutrino -svingninger ved at tage værdier på henholdsvis -90 grader eller 90 grader. Forskerne justerede til forstærkning af svingningerne forårsaget af, at detektorerne er lavet af stof, ikke antimateriale.

De opnåede resultater var mest i overensstemmelse med en δ -værdi på -90 grader og mindst - i området fra 2 til 165 grader ved et statistisk signifikansniveau på 99,7 procent, hvilket svarer til tre sigma eller tre standardafvigelser. Samtidig er eksperimentets følsomhed endnu ikke tilstrækkelig til nøjagtigt at afgøre, om CP -symmetrien er brudt eller ej. Dette kræver fem sigma statistisk signifikans. I fremtiden vil forskere modernisere de eksperimentelle installationer.

Anbefalede: