كشف سبب وجود المادة في الكون

كشف سبب وجود المادة في الكون
كشف سبب وجود المادة في الكون
Anonim

درس الفيزيائيون اليابانيون سبب عدم تناسق الباريون - وهو انتهاك للتناظر بين المادة والمادة المضادة ، وهو ما قد يفسر سبب وجود مادة في الكون على الإطلاق. لقد كشفوا عن الدليل الأكثر إقناعًا حتى الآن على أن عدم التوازن كان ناتجًا عن سلوك النيوترينوات. نُشر مقال العلماء في مجلة Nature.

لاحظ الباحثون تذبذبات النيوترينو في تجربة T2K (Tokai to Kamioka). تذبذبات النيوترينو هي ظاهرة تغير فيها النيوترينوات نوعها. في هذه الحالة ، كان الفيزيائيون مهتمين بانتقال نيوترينوات الميون ومضادات النيوترينوات الميونية إلى أشكالها "المرآة" - نيوترينوات الإلكترون ومضادات نيوترينوات الإلكترون ، على التوالي.

أحد الشروط الضرورية لهيمنة المادة على المادة المضادة ، والتي لوحظت في الكون الحديث ، هو انتهاك تناظر الشحنة (CP-symmetry) ، أي أن قوانين الفيزياء لا تبقى دون تغيير بالنسبة للجسيمات التي لديها تم تحويلها إلى جسيمات مضادة مقابلة وفي نفس الوقت عكست. لوحظ كسر تناظر CP للكواركات ، لكن اتضح أن حجم هذا التكسير غير كافٍ لتفسير عدم تناسق الباريون. تم تصميم T2K للبحث عن انتهاك CP في تذبذبات النيوترينو.

خلال T2K ، تم إنشاء شعاع من نيوترينوات الميون ومضادات النيوترينوات في مجمع مسرع البروتون J-PARC بالقرب من قرية توكاي على الساحل الشرقي لليابان. قطعت الجسيمات مسافة 295 كيلومترًا وتم تسجيلها بواسطة كاشف النيوترينو Super-Kamiokande في منجم كاميوكا. علاوة على ذلك ، يمكن أن يتغير نوعها في سياق تذبذبات النيوترينو.

يتم تحديد درجة كسر التناظر بواسطة المعلمة δ ، والتي يمكن أن تأخذ قيمًا من -180 درجة إلى 180 درجة. إذا كانت المعلمة تساوي صفرًا أو 180 درجة ، فستغير النيوترينوات ومضادات النوترينوات نوعها بطريقة مماثلة ، دون كسر تناظر CP. ومع ذلك ، يمكن أن تعزز δ تذبذبات النيوترينو أو مضادات النيترينو ، مع أخذ قيم -90 درجة أو 90 درجة ، على التوالي. قام الباحثون بتعديل تضخيم التذبذبات الناتجة عن حقيقة أن أجهزة الكشف مصنوعة من مادة وليس مادة مضادة.

كانت النتائج التي تم الحصول عليها أكثر اتساقًا مع قيمة البالغة -90 درجة ، وعلى الأقل - في النطاق من 2 إلى 165 درجة عند مستوى دلالة إحصائية بنسبة 99.7 بالمائة ، وهو ما يتوافق مع ثلاثة سيجما ، أو ثلاثة انحرافات معيارية. في الوقت نفسه ، فإن حساسية التجربة ليست كافية بعد لتحديد ما إذا كان التناظر CP مكسورًا أم لا. هذا يتطلب خمسة سيغما دلالة إحصائية. في المستقبل ، سيقوم العلماء بتحديث المنشآت التجريبية.

موصى به: