Evrenin geriye kalan çözülmemiş gizemlerinden biri: Neden antimaddeden daha fazla madde var?
Evrenimizle ilgili kalan çözülmemiş gizemlerden birinin şudur: Neden antimaddeden daha fazla madde var? Bununla birlikte, bir çalışma, nötrinoların garip davranışlarının uzun süredir devam eden antimadde gizemini açıklayabileceğini gösteriyor!
Antimadde
Bunu söyledikten sonra, belki de birçok insanın antimadde hakkında şüpheleri vardır, antimadde nedir? Aslında çok basit. Örneğin, sık sık bahsettiğimiz elektron aslında negatif yüklü bir atom altı parçacıktır, genellikle e olarak ifade edilir ve elektronun yükü e = 1,6 × 10-19C'dir (Coulomb) . Bir elektronun antiparçacığı, elektronla aynı kütleye, enerjiye, dönüşe ve aynı miktarda pozitif yüke sahip bir pozitrondur (bir pozitronun yükü +1 ve bir negatif elektronun yükü -1'dir), ancak elektriksel özellikler zıttır. Pozitronlar, elektronların antimaddesidir. Bu uzantıdan, antimadde, normal maddenin anti-halidir Bilim adamları, evrende tamamen antiparçacıklardan, yani antimaddeden oluşan bir madde olabileceğini öngörüyorlar. Antimadde ve madde birlikte bu evreni oluşturur, pozitif ve negatif madde birleştiğinde iki taraf birbirini yok edecek ve birbirini iptal edecek, patlayacak ve devasa enerji üretecektir.
Yani soru şu, her pozitif madde bir antimaddeye karşılık geldiğinden, mantıksal olarak konuşursak, evrendeki madde ve antimadde miktarı eşit olmalıdır. Ama bir bakışta, yeryüzündeki her şey maddeden yapılmıştır.Çevremizdeki makroskopik madde temelde pozitif baryon sayılarına sahip proton ve nötronlardan oluşur.Parçacık fiziği açısından, pozitif parçacıkların ve antiparçacıkların özellikleri neredeyse tamamen simetriktir. , Öyleyse neden doğada pek çok pozitif madde var ve neredeyse hiç antimadde yok? Bilim adamlarının hayal gücüne göre, evrenin başlangıcında aynı miktarda madde ve antimadde üretiliyordu ve ikisi birbirine dokunduktan sonra birbirlerini yok edecekler ve birbirlerini iptal edecekler, patlayacaklar ve devasa enerji üreteceklerdi. Bununla birlikte, bazı nedenlerden dolayı, bugün dünya esas olarak maddeden oluşuyor ve antimadde doğada hiç var gibi görünmüyor. Pozitif ve negatif maddenin asimetrisi, fizik camiasının karşı karşıya olduğu büyük bir zorluktur. Bu tam olarak tartışmak istediğimiz şey.
Antimadde bulmacası
Bilim kurgu okumuş arkadaşlar böyle bir olay örgüsü görmüş olabilirler. Bilim kurgu yazarları, uzay aracını hareket ettirmek için genellikle yıldızlararası uzay araçlarına madde antimadde motorları kurmayı severler. Bunun nedeni, madde ve antimadde parçacıkları çarpıştıklarında mükemmel bir verimlilikle yok edilmeleri ve% 100 saf enerjiye dönüştürülmeleridir. Buradaki öncül, bilim adamlarının, evrenin yaklaşık 14 milyar yıl önce doğduğu zaman, eşit miktarda madde ve antimadde içerdiğine inanmasıdır. Karşımadde parçacıklarının kütlesi "normal" parçacıklarıyla aynıdır, ancak yük tam tersidir. Tıpkı elektronlar (normal, negatif yüklü) ve pozitronlar (antimadde, pozitif yüklü) gibi
İşte gizem şudur: Eğer evren aynı sayıda parçacık ve karşıt parçacıkla doğmuşsa, evrenimiz onları tamamen yitirmek için hepsi birbirini keşfetmeli ve yok etmelidir. Ancak insanlığın varlığının açıkça gösterdiği gibi, bu açıkça gerçekleşmedi. Sonuç, maddenin antimaddeden biraz daha fazla olmasıdır ve bu oran, her milyar madde çifti için yaklaşık bir parçacık antimadde çiftidir.
Yıllar geçtikçe, fizikçiler bu fazlalık maddenin gizemi hakkında bazı ipuçları topladılar. Örneğin 1960'larda kuarkların ve antikuarkların tam olarak aynı olmadığını keşfettiler. Bununla birlikte, "paritenin korunumu yasasının" (kısaca CP simetrisi) bu ihlali, madde ve antimadde arasındaki farkı açıklamak için yeterli değildir Bu fenomen daha sonra paritenin korunmaması olarak bilinir. Sözde parite korunmama yasası, zayıf etkileşimde birbirinin ayna görüntüsü olan maddelerin hareketindeki asimetri olgusuna atıfta bulunur.Yazarlar Li Zhengdao ve Yang Zhenning'dir.
Örneğin, aynanın önünde ve sağduyu ile bir eylem yaparsanız, aynada siz de aynı eylemi yaparsınız, ancak eylem tamamen tersidir. Ancak paritenin korunmaması bu kavramı bozar, yani aynada olsanız bile hız ve yön tutarlı olmayabilir.Bu fenomeni makro dünyada anlamak zor, ancak parçacık dünyası çok inanılmaz. Paritenin korunmadığını gösterir.
Ancak bilim adamları, bu farklılığın bir başka olası nedeninin kuarklar dışındaki parçacıklar olduğuna inanıyor. Sonuçta, kuarklar tek atom altı parçacık değildir. Lepton denen bir akrabaları vardır ve bu kategori elektronları, müonları, tau parçacıkları ve nötrinoları içerir. Kuarklar ve leptonlar, atom altı parçacıkların iki ana sınıfından biri olan fermiyonlardır. Diğer tür ise fotonlar, gluonlar, Higgs parçacıkları ve kanıtlanmamış gravitonlar gibi kuvvet taşıyan parçacıkları içeren bozonlardır. Yani aralarında ince bir bağlantı olabilir.
Ancak bugün, bilim adamları tarafından yapılan yeni bir çalışma, nötrino CP simetrisinin kırılmasının işaretlerini keşfetti ve bazı ilginç sonuçlar elde etti. Bu veriler temel olarak Tokyo'daki Japonya Proton Hızlandırıcı Araştırma Merkezi'nin deneysel cihazlara dayalı nötrinolar veya antinötrino ışınları üretebilen T2K projesinden geliyor.
Nötrino
Nötrinolardan bahsetmişken, çok gizemli bir parçacıktır.Bilim adamları onu karanlık madde ve antimadde gibi bazı bilinmeyen olaylarla ilişkilendirirler. Bilim adamları, nötrinoların muhtemelen bu bilinmeyen buluşlar olduğunu düşünüyorlar.
Işık hızına yakın hızda hareket eden nötrinolar, diğer maddelerle çok zayıf etkileşime girerler ve evrende "görünmez insanlar" veya "hayalet parçacıklar" olarak bilinirler. Bilim camiasının onu keşfetmesi için varlığını tahmin etmesi 20 yıldan fazla sürdü. Nötrinoları bulmak gerçekten zor, ancak Doğu Çin Denizi'nden 183 mil (295 kilometre) uzaklıktaki Kamoka Gözlemevi'nde bazı nötrinolar yeraltı dedektörleri tarafından işaretlendi. Bu dedektör, 50.000 metrik ton arıtılmış suyla dolu bir su tankıdır. Nötrinolar, tanktaki nötronlarla etkileşime girdiğinde müonlar veya elektronlar üretilebilir, ancak bu hassas cihazlar bu ikincil parçacıkları toplar.
Böyle bir test çok fazla bilgi içerecektir. Örneğin nötrinolar hareket ettiklerinde, üç farklı "tat" arasında salınırlar: elektronlar, müonlar ve . Tat, bilim adamları tarafından kısaltılmış parçacık türü için kullanılan bir terimdir.Tat türü, nötronlar çarpıştığında üretilen ikincil parçacıkların türünü belirler.
T2K, 2009'dan 2018'e kadar proje tarafından toplanan verileri ve benzer deneylerin gözlem sonuçlarını analiz etmek için işbirliği yaptı. Nature'daki bu yeni çalışmada araştırmacılar, nötrinoların ve antinötrinoların farklı şekillerde salındığına dair kanıt bulduklarını bildiriyorlar.
Birleşik Krallık'taki Durham Üniversitesi'nden ve Illinois'deki ABD Enerji Bakanlığı'nın Fermi Laboratuvarı'ndan fizikçiler olan Sylvia Pacoli ve Jessica Turner, sırasıyla: "Sonuçlar,% 95 güven düzeyinde CP'nin korunmasını hariç tutmaktadır ( Başka bir deyişle, CP'nin yok edildiğine inanıyorlar ve CP yıkım parametrelerinin büyük olabileceğini gösteriyorlar. Bu sonuçlar, maddenin kökeninin, yani evrenimizdeki antimadde asimetrisinin gerçeğinin ilk işareti olabilir. "
Bununla birlikte, sonucun nötrinoların ve antinötrinoların CP'yi ihlal ettiğini ikna edici bir şekilde kanıtlamadığı açıklığa kavuşturulmalıdır, çünkü bilim adamları sadece bazı işaretler gördüler. Bilim adamları, deneylerin ve sonuçların doğruluğunu sağlamak için daha fazla veri toplamalıdır.
Her halükarda, nötrino gerçekten de bilim adamlarının en büyük keşiflerinden biridir. Gizemi ve doğası bize bazı ipuçları ya da umut getirdi, inanıyorum ki gelecekte bu gizemli parçacığın örtüsünü ortaya çıkarabiliriz!
