En nadir çürümeyi arıyorum
Hemen hemen tüm parçacıkların antiparçacık ortakları vardır. Anti-madde önerildiğinden beri, bilim kurguya her zaman sık sık misafir olmuştur. Örneğin "Melekler ve Şeytanlar" da kötü adamlar anti-madde bombalarıyla Vatikan'ı yok etmeye çalıştı.Neyse ki Profesör Langdon bu komployu durduracak kadar yakışıklıydı. "Star Trek" te, Atılgan uzay aracının yakıtı antimadde ve pozitif ve antimaddenin yok edilmesi ışık hızında uçmak için itici güç olarak kullanılıyor.
Karşımaddenin gerçek varlığından etkilenirseniz, bugün hakkında konuşacağımız şey daha da büyüleyici. Bilinen tüm parçacıklar arasında "" adı verilen çok özel bir parçacık vardır. Nötrino "Her saniye, trilyonlarca nötrino vücudumuzdan geçiyor, ancak biz farkında değiliz. Bu tür hayalet parçacıklar, sınır araştırmalarında her zaman sıcak bir konu olmuştur ve fizikçiler onlar hakkında daha fazla şey öğrenmeye heveslidir.
Nötrino fabrikaları: Güneşten, süpernovalardan ve nükleer fisyondan gelirler. (Resim kaynağı: Doğa)
Şimdi soru şu, bir nötrinonun antiparçacığı nedir? Fizikçiler, antiparçacıklarının kendileri olabileceğine inanıyorlar! ! !
Bu nasıl gidiyor?
Hikaye büyük fizikçi Dirac ile başlıyor.
[Dirac VS Majorana]
1928'de Dirac (Paul Dirac) ünlü Dirac denklemini önerdi ve antiparçacıkların varlığını öngördü. Çalışması, elektronlar ışık hızında hareket ettiğinde ne olduğunu açıklamayı içeriyor. Ancak hesaplamasının garip bir gereksinimi var, yani elektronların bazen negatif enerjisi var. Başka bir deyişle, karşıt parçacıklar Dirac denkleminin kaçınılmaz sonucudur.
1932'de antiparçacıkların varlığı doğrulandı. Fizikçi Carl Anderson, elektronun karşıt parçacığını keşfetti ve ona Pozitron -Parçacıklar elektronları sever, ancak pozitif yüklüdür.
Dirac, bir anti-suçlamaya sahip olmanın yanı sıra, aynı zamanda, Kiralite Parçacıkların sahip olduğu içsel kuantum özellikleri. Bir parçacık sağ veya solak olabilir.
Dirac'ın denklemi nötrinoların ve antinötrinoların farklı parçacıklar olmasına izin verir, bu nedenle dört olası nötrino türü vardır: sağ-elli nötrinolar, sol-elli nötrinolar, sağ-elli-nötrinolar ve sol-elli nötrinolar Antineutrino.
Ancak daha önce düşünüldüğü gibi nötrinoların kütlesi yoksa, sadece solak nötrinoların ve sağlak antinötrinoların var olması gerekir.
Genelde madde ve antimaddenin melekler ve iblisler gibi farklı olduğunu düşünüyoruz. Ancak Majorana nötrinoları aynı anda hem melek hem de şeytandır. (Resim kaynağı: Fermilab Bugün)
1937'de İtalyan fizikçi Ettore Majorana başka bir teori önerdi: nötrinolar ve antinötrinolar aslında aynı şeydir. Majorana denklemi, nötrinoların kütlesi varsa, nötrinoların antinötrinolara ve daha sonra nötrinolara dönüştürülebileceğini açıklar.
[Madde ve antimadde arasındaki dengesizlik]
Nötrinoların kütlesi var mı yoksa kütlesi yok mu? Bu gizem 1998 yılına kadar çözülemedi ve Japon Süper Kamioka sondası ve Kanada SNO deneyi tarafından keşfedildi. Nötrinoların çok küçük bir kütlesi var Ayrıca 2015 Nobel Fizik Ödülü'ne de layık görüldüler.
O zamandan beri, nötrino deneyleri, nötrinoların kendi antiparçacıkları olup olmadığına dair kanıt bulmak için tüm dünyada (Çin'in Daya Körfezi Nötrino Laboratuvarı dahil) başlatıldı.
Bu kanıtı bulmak için en önemli şeyin adı " Lepton Sayısının Korunması "Bilim adamları, doğanın temel yasalarının lepton sayısının korunmasını gerektirdiğine inanıyor, bu da lepton ve antilepton sayısının etkileşimden önce ve sonra aynı kalması gerektiği anlamına geliyor.
Bilim adamları, Big Bang'den sonra evrenin eşit miktarda madde ve antimadde içermesi gerektiğine inanıyor. Bu iki tür parçacık etkileşime girmeli ve birbirlerini kademeli olarak yok etmeli, sonunda sadece enerji kalmalıdır. Ama ne olduğunu bilmiyorum. İşler beklendiği gibi olmadı. Büyük Patlama'dan sonra daha fazla malzeme üretildi.
Bu nedenle lepton sayısının korunmadığına dair kanıt bulmak bize "Neden şimdi gördüğümüz evren antimadde değil maddeden yapılmıştır" yanıtını verebilir.
[En nadir çürümeyi arıyorum]
Lepton sayısının ihlallerini bulmanın anahtarı " Nötrino içermeyen çift beta bozunması "Normal" bir çift beta bozunması, nadir bir bozulma sürecinin gerçekleşmesine izin verir: çekirdekteki iki nötron, aynı anda iki protona, iki elektrona ve iki antinötrinoya bozunacaktır. Çürüme sürecinden önceki ve sonraki lepton sayısını koruyun, bu bazı çekirdeklerde gözlenmiştir.
Sol: Çift bozunum, antinötrino salgılar; Sağ: Nötrino çift bozunması yok. (© CANDLES deneyi)
Ancak nötrinolar kendi antiparçacıkları ise, çift beta bozunması sırasında salınan antinötrinoların ve diğerinin birbirlerini yok edip ortadan kaybolması ve lepton sayısının korunmasını ihlal ederek madde ve antimadde arasında bir ilişki ile sonuçlanması mümkündür. Dengesizlik. Bu sürece nötrinosuz çift beta bozunması denir.
Nötrino içermeyen çift beta bozunumunun keşfi, şüphesiz yeni fiziğin ortaya çıkması anlamına geliyor, pek çok büyük laboratuvar bu bozulmanın ipuçlarını bulmak için farklı teknolojiler ve izotoplar kullandı. Birçok deney arasında, Germanium Detector Array (GERDA) önde gelen laboratuvarlardan biridir ve Gran Sasso İtalyan Ulusal Laboratuvarı'nın 1,4 kilometre altında yer almaktadır. Germanyum detektörü, eksi 190 santigrat derece sıcaklıkta 64 metreküp soğuk sıvı argona yerleştirilir. Dedektördeki 35,6 kg germanyum kristalinde nötrinodiz bir çift beta bozunması meydana gelirse, üretilen iki elektronun enerjisi tespit edilecek ve dedektöre çarptıklarında yanıp sönmeler görünecektir.
Araştırmacılar ve çok hassas dedektörler. (Resim kaynağı: M. HEISEL / GERDA)
Nötrinosuz çift beta bozunmasının yarı ömrü, evrenin yaşından birkaç kat daha yüksek olduğundan, böylesine nadir bir bozulmayı tespit etmek için tüm olası arka plan olaylarını (kozmik ışınlar, dedektör çevresindeki doğal radyoaktivite gibi) bastırmak gerekir. Hassasiyeti artırmak için).
GERDA ekibi Nature dergisinde 6 Nisan'da yayınlanan bir makalede, GERDA deneyinin en önemli yükseltmeyi tamamladığını, olası herhangi bir müdahaleyi daha önce görülmemiş bir şekilde azalttığını ve bu alandaki ilk "arka planda olmayan olay" haline geldiğini belirtti. deneyi. Veri toplamanın ilk beş ayında, şu an için nötrinosuz çift beta bozunması bulunmadı ve 10 ila 25. kuvvetin yarı ömrü hesaplandı. 2019 yılına kadar bu sinyalin enerji bölgesinde arka planda herhangi bir olay olmayacak, bu dikkate değer bir gelişmedir. GERDA nötrinosuz çift beta bozunmasının sinyalini bulduğunda, madde ve antimadde arasındaki asimetriyi ve nötrino kütlesinin neden bu kadar düşük olduğunu çözmemize yardımcı olabilir.
Son olarak, nötrinoların ve antinötrinoların hala farklı olabileceğinden bahsetmeye değer.Dirac denkleminde tahmin edilen diğer iki nötrino ve antinötrino bizim için henüz çok gizemli. . Ancak nötrinosuz çift beta bozunmasına dair kanıt bulursak, bu Majorana'nın haklı olduğu anlamına gelir - nötrinolar ve antinötrinolar aynıdır.
Neyse, bekleyip görelim.
