Mendedahkan sebab wujudnya jirim di Alam Semesta

Mendedahkan sebab wujudnya jirim di Alam Semesta
Mendedahkan sebab wujudnya jirim di Alam Semesta
Anonim

Ahli fizik Jepun telah mengkaji penyebab asimetri baryon - pelanggaran simetri antara jirim dan antimateri, yang dapat menjelaskan mengapa terdapat jirim di alam semesta sama sekali. Mereka menemui bukti yang paling menarik hingga kini bahawa ketidakseimbangan itu disebabkan oleh tingkah laku neutrino. Artikel saintis diterbitkan dalam jurnal Nature.

Para penyelidik memerhatikan osilasi neutrino dalam eksperimen T2K (Tokai ke Kamioka). Osilasi Neutrino adalah fenomena di mana neutrino mengubah jenisnya. Dalam kes ini, ahli fizik berminat dalam peralihan neutrino muon dan antineutrinos muon ke dalam bentuk "cermin" mereka - neutrino elektron dan antineutrinos elektron, masing-masing.

Salah satu syarat yang diperlukan untuk mendominasi jirim berbanding antimateri, yang diperhatikan di Alam Semesta moden, adalah pelanggaran simetri pariti caj (CP-simetri), iaitu undang-undang fizik tidak tetap tidak berubah untuk zarah-zarah yang mempunyai telah berubah menjadi antipartikel yang sepadan dan pada masa yang sama dicerminkan. Pemecahan simetri CP diperhatikan untuk quark, tetapi besarnya pecah ini ternyata tidak mencukupi untuk menjelaskan asimetri baryon. T2K dirancang untuk mencari pelanggaran CP dalam ayunan neutrino.

Semasa T2K, pancaran neutrino muon dan antineutrinos dihasilkan di kompleks pemecut proton J-PARC berhampiran kampung Tokai di pantai timur Jepun. Zarah-zarah bergerak sejauh 295 kilometer dan direkodkan oleh pengesan neutrino Super-Kamiokande di lombong Kamioka. Lebih-lebih lagi, jenisnya boleh berubah semasa ayunan neutrino.

Tahap pecahan simetri ditentukan oleh parameter δ, yang dapat mengambil nilai dari -180 darjah hingga 180 darjah. Sekiranya parameternya sama dengan sifar atau 180 darjah, maka neutrino dan antineutrinos akan mengubah jenisnya dengan cara yang serupa, tanpa melanggar simetri CP. Walau bagaimanapun, δ dapat meningkatkan osilasi neutrino atau antineutrino, masing-masing mengambil nilai -90 darjah atau 90 darjah. Para penyelidik menyesuaikan dengan penguatan ayunan yang disebabkan oleh fakta bahawa pengesan terbuat dari bahan, bukan antimateri.

Hasil yang diperoleh paling konsisten dengan nilai δ -90 darjah, dan paling tidak - dalam julat dari 2 hingga 165 darjah pada tahap kepentingan statistik 99.7 persen, yang sesuai dengan tiga sigma, atau tiga sisihan piawai. Pada masa yang sama, kepekaan eksperimen belum mencukupi untuk menentukan secara tepat sama ada simetri CP rosak atau tidak. Ini memerlukan lima kepentingan statistik sigma. Pada masa akan datang, para saintis akan memodenkan pemasangan eksperimen.

Disyorkan: