РЕКЛАМА

Защо „Материята“ доминира над Вселената, а не „Антиматерията“? В търсене на защо Вселената съществува

НАУКИФИЗИКАЗащо „Материята“ доминира над Вселената, а не „Антиматерията“? В търсене на защо Вселената съществува

В много ранната Вселена, скоро след Големия взрив, „материята“ и „антиматерията“ са съществували в еднакво количество. Въпреки това, поради неизвестни досега причини, „материята“ доминира в настоящата вселена. Изследователите на T2K наскоро показаха появата на възможно нарушение на четността на заряда в неутрино и съответните анти-неутрино осцилации. Това е стъпка напред в разбирането защо материята доминира във Вселената.

Големият взрив (който се е случил преди около 13.8 милиарда години) и други свързани теории на физиката предполагат, че ранните вселена беше радиацията "доминираща" и "значение"и"антиматерия“ съществуваше в еднакво количество.

Но вселената, която познаваме днес, е доминираща върху „материята“. Защо? Това е една от най-интригуващите мистерии на Вселената. (1).

Най- вселена които знаем днес, започнаха с равни количества „материя“ и „антиматерия“, и двете бяха създадени по двойки, както би изисквал законът на природата, и след това бяха унищожени многократно, произвеждайки радиация, известна като „космическа фонова радиация“. В рамките на около 100 микросекунди от Големия взрив материята (частиците) по някакъв начин започна да превъзхожда античастицата, да речем една на всеки милиард и за секунди цялата антиматерия беше унищожена, оставяйки след себе си само материята.

Какъв е процесът или механизмът, който би създал този вид разлика или асиметрия между материята и антиматерията?

През 1967 г. руският физик-теоретик Андрей Сахаров постулира три условия, необходими за възникване на дисбаланс (или производство на материя и антиматерия с различни скорости) във Вселената. Първото условие на Сахаров е нарушение на барионното число (квантово число, което остава запазено при взаимодействие). Това означава, че протоните се разпадат изключително бавно на по-леки субатомни частици като неутрален пион и позитрон. По подобен начин антипротонът се разпада на пион и електрон. Второто условие е нарушаването на симетрията на конюгиране на заряда, C и на симетрията на конюгиране на заряда-четност, CP, наричано още нарушение на четността на заряда. Третото условие е, че процесът, който генерира барионна асиметрия, не трябва да бъде в топлинно равновесие поради бързото разширение, което намалява появата на унищожение на двойки.

Това е вторият критерий на Сахаров за нарушение на CP, който е пример за вид асиметрия между частиците и техните античастици, който описва начина, по който те се разпадат. Сравнявайки начина, по който се държат частиците и античастиците, т.е. начина, по който се движат, взаимодействат и се разпадат, учените могат да намерят доказателства за тази асиметрия. Нарушението на CP предоставя доказателство, че някои неизвестни физически процеси са отговорни за диференциалното производство на материя и антиматерия.

Известно е, че електромагнитните и „силните взаимодействия“ са симетрични спрямо C и P и следователно те също са симетрични под продукта CP (3). „Това обаче не е непременно така за „слабото взаимодействие“, което нарушава както C, така и P симетрии“ казва проф. BA Робсън. Той по-нататък казва, че „нарушението на CP при слаби взаимодействия предполага, че такива физически процеси могат да доведат до непряко нарушение на барионния номер, така че създаването на материя би било предпочитано пред създаването на антиматерия“. Некварковите частици не показват никакви CP нарушения, докато CP нарушението в кварките са твърде малки и са незначителни, за да имат разлика в създаването на материя и антиматерия. И така, CP нарушението в лептоните (неутрино) става важно и ако се докаже, това ще отговори защо Вселената е доминираща върху материята.

Въпреки че нарушението на симетрията на CP все още предстои да бъде доказано окончателно (1), но констатациите, докладвани от екипа на T2K наскоро показват, че учените са наистина близо до него. За първи път беше доказано, че преходът от частица към електрон и неутрино се предпочита пред прехода от античастица към електрон и антинеутрино, чрез изключително сложни експерименти в T2K (Токай до Камиока) (2). T2K се отнася до двойка лаборатории, японския изследователски комплекс за протонни ускорители (J-Parc) в Tokai и подземната обсерватория за неутрино Super-Kamiokande в Камиока, Япония, разделени от около 300 км. Протонният ускорител в Токай генерира частиците и античастиците от високоенергийни сблъсъци, а детекторите в Камиока наблюдават неутрино и техните антиматериални колеги, антинеутрино, като правят много прецизни измервания.

След анализа на няколко години данни в T2K, учените успяха да измерят параметъра, наречен delta-CP, който управлява нарушаването на симетрията на CP при неутрино трептене и откриха несъответствието или предпочитанието за повишаване на скоростта на неутрино, което в крайна сметка може да доведе до потвърждението на CP нарушение в начина, по който неутрино и антинеутрино осцилират. Резултатите, открити от екипа на T2K, са значими при статистическа значимост от 3-сигма или 99.7% ниво на доверие. Това е крайъгълно постижение, тъй като потвърждението за нарушение на CP, включващо неутрино, е свързано с доминирането на материята във Вселената. По-нататъшни експерименти с по-голяма база данни ще тестват дали това лептонно нарушение на CP симетрията е по-голямо от нарушението на CP в кварките. Ако е така, тогава най-накрая ще имаме отговор на въпроса защо Вселената е доминираща върху материята.

Въпреки че експериментът T2K не установява ясно, че е настъпило нарушение на CP симетрията, това е крайъгълен камък в смисъл, че той категорично показва силно предпочитание към повишена скорост на електронните неутрони и ни отвежда по-близо, за да докажем появата на нарушение на CP симетрията и в крайна сметка до отговорете „защо Вселената е доминираща върху материята“.

***

Литература:

1. Tokyo University, 2020. „Резултатите от T2K ограничават възможните стойности на неутрино CP фаза -…..“ Съобщение за печата, публикувано на 16 април 2020 г. Достъпно онлайн на адрес http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Посетен на 17 април 2020 г.

2. The T2K Collaboration, 2020. Ограничение на фазата на нарушаване на симетрията материя-антиматерия при неутрино осцилации. Nature том 580, стр.339–344 (2020). Публикувано: 15 април 2020 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0

3. Робсън, BA, 2018. Проблемът за асиметрия на материята и антиматерия. Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015

***

Абонирай се за нашия бюлетин

Да се ​​актуализира с всички най-нови новини, оферти и специални съобщения.

- Реклама -

Най-популярни статии

Ваксина със спрей за нос за COVID-19

Всички одобрени досега ваксини срещу COVID-19 се прилагат в...

Произход на COVID-19: Бедните прилепи не могат да докажат своята невинност

Скорошно проучване предполага повишен риск от образуване на...
- Реклама -
99,772Феновекато
69,708последователиСледвай ни
6,319последователиСледвай ни
31АбонатиЗапиши се