Uzun zamandır sorunlu, anti-maddenin gizemi! Nötrinoların tuhaf davranışları gizemini ortaya çıkarabilir
Onaylayabilmemiz için hala birçok veriye ihtiyaç var.
Evrendeki en büyük gizemlerden biri - maddenin neden antimadde ile gereksiz olduğu.
Evrendeki en önemli ve temel gizemlerden birini çözmeye bir adım daha yaklaştık.
Bilim adamları, evren 14 milyar yıl önce doğduğunda, eşit miktarda madde ve onun garip karşıt-antimaddesini içerdiğine inanıyorlar.
Antimadde parçacıkları ve bunlara karşılık gelen normal madde parçacıkları aynı kütleye ancak zıt yüklere sahiptir. Belki de en ünlü çift elektronlar (normal madde, negatif yüklü) ve pozitronlardır (antimadde, pozitif yüklü).
Madde ve antimadde parçacıkları çarpıştığında, son derece yüksek bir verimlilikle yok edilecek ve% 100 enerjiye dönüştürülecek. (Bilim kurgu yazarları bu nedenle kendi yıldız gemilerine madde-antimadde motorları kurmayı severler).
Gizli bir muamma var: Evren doğduğunda aynı sayıda parçacık ve karşıt parçacık olsaydı, birbirlerini keşfetmeleri ve birleşip yok olmaları, evrenimizi tamamen yok etmeleri gerekirdi. Ama belli ki bu olmadı, varlığınız bunu kanıtlayabilir. Nihai sonuç, antimaddeden biraz daha fazla madde olduğudur - her milyar madde ve antimadde çifti başına yalnızca tek bir parçacık oranı. Fizikçiler, yıllar içinde metamalzemelerin gizemi hakkında bazı ipuçları topladılar. Örneğin, 1960'larda kuarkların ve antikuarkların farklı davrandıklarını keşfettiler. Ancak bu yük eşlenik parite ters simetrisinin ihlali (kısaca CP simetrisi) madde ve antimadde arasındaki farkı açıklamak için yeterli değildir.
Farklı bir simetri kırılması kuarklar (proton ve nötronların yapı taşları) olabilir, ancak kuarklar tek atom altı parçacık değildir. Kuarklar, elektronları, mu parçacıkları, tau parçacıkları ve nötrinoları içeren leptonların akrabaları olarak adlandırılır. (Kuarklar ve leptonların her ikisi de fermiyondur. Fermiyonlar, atom altı parçacıkların iki ana kategorisinden biridir. Diğer kategori, fotonlar, gluonlar, Higgs parçacıkları ve kanıtlanmamış gravitonlar dahil olmak üzere bozonlardır. Taşıyan parçacıklar)
Yeni bir çalışma, nötrinolarda CP simetrisinin kırılmasının belirtilerini aradı ve bazı ilginç sonuçlar üretti. Verilerin çoğu Japonya Proton Hızlandırıcı Araştırma Tesisi'nin (J-PARC) T2K projesinden geliyor Deneysel ayarlara bağlı olarak nötrinolar veya antinötrino ışınları üretilecek.
Işın içindeki parçacıkların çoğu sanki dünyamız yokmuş gibi hızlı bir şekilde dünyadan geçer (nötrinolar, "hayalet parçacıklar" olarak da bilinir, tıpkı tahmin edilemezler gibidir). Ancak bazı parçacıklar, Doğu Çin Denizi'nden 183 mil (295 kilometre) uzaklıktaki Shengang Gözlemevi'nde bir yeraltı dedektörü tarafından işaretlendi. Dedektör, 55.000 ton (50.000 metrik ton) çok saf su içeren bir su tankıdır. Bir nötrino, su tankındaki bir nötron ile etkileşime girdiğinde, bir mezon veya elektron üretilir. Hassas ekipman bu dolaylı parçacıkları toplayacaktır .
Bu tür izleme pek çok bilgi içerir. Örneğin, nötrinolar yayılırken, üç farklı "tat" arasında salınırlar: elektron nötrinoları, müon nötrinoları ve tau nötrinoları. (Evet, tatların adları kafa karıştırıcıdır, çünkü elektronlar, müonlar ve tauonlar aynı zamanda farklı parçacıkların isimleridir. Ancak parçacık fiziği doğası gereği kafa karıştırıcıdır!) Ve tat türleri, bunların nötronlarla nasıl çarpıştığını belirler. Hangi ikincil parçacıkların üretildiği.
T2K proje ekibi, 2009'dan 2018'e kadar üretilen verileri ve benzer deneylerin gözlemlerini analiz etti. Nature dergisinde 15 Nisan'da yayınlanan bu yeni çalışmada araştırmacılar, nötrinoların ve antinötrinoların farklı şekillerde salındığına dair kanıt bulduklarına dikkat çekti. Birleşik Krallık'taki Durham Üniversitesi'nde fizikçi olan Sylvia Paschley ve ABD Enerji Bakanlığı'nın Fermi Laboratuvarı'nda fizikçi olan Jessica Turner, Nature dergisinin "News and Views" dergisine aynı anda şunları yazdı: "Bu sonuçlar CP'nin korunması (CP ihlalinin meydana gelmesi)% 95 güvenle göz ardı edilir ve CP ihlali parametresi çok büyük olabilir "
Paschley ve Turner yeni araştırmaya dahil olmadılar ve şöyle dediler: "Bu sonuçlar, evrenimizdeki madde-antimadde asimetrisinin kökeni hakkında ilk ipuçları olabilir." Ancak, bu sonuçların kendileri nötrinolar değildir ve Antinötrino CP'nin kırıldığına dair kesin kanıt. Çalışmanın baş yazarı, Japonya'daki Kyoto Üniversitesi'nden Atsuko K. Ichikawa bir e-postada şunları söyledi: "Bazı işaretler gördük ve sonuçlarımız, CP başarısızlığını gözlemlemede önemli bir adım."
Ichikawa, araştırmanın bir sonraki adımı için daha fazla veriye ihtiyaç olduğunu vurguladı. İyi haber şu ki, birkaç yeni nesil nötrino deneyleri çoktan başladı. Örneğin, T2K'nın yükseltilmiş versiyonu olan Japon T2HK, Paskley ve Turner, resmi olarak Şubat ayında başladığını söylediler. Ayrıca, Fermilab'ın nötrino ışınlarını ve dedektörlerini ve deneyler için Güney Dakota'nın dedektörlerini kullanacak olan 2026 civarında başlayacak olan Derin Yeraltı Nötrino Tespiti Deneyi (DUNE) de var. "T2HK ve DUNE, önceki deneyleri tamamlayan teknolojiler ve tespitler sağlayacak ve önümüzdeki 15 yıl içinde CP başarısızlığı hakkında bize kesin bir cevap verecekler."
Yazar : Mike Duvar
FY : Astronomik gönüllü ekip
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
