Возможное объяснение доминирования материи над антивеществом

Нейтрино и антинейтрино, иногда называемые призрачными частицами, потому что их трудно обнаружить, могут трансформироваться из одного типа в другой. Международное сотрудничество T2K объявило о первом указании на то, что доминирование вещества над антиматерией может происходить из-за того, что нейтрино и антинейтрино ведут себя по-разному во время этих осцилляций. Это важный этап в понимании нашей Вселенной. Группа физиков из Бернского университета внесла важный вклад в эксперимент.

Вселенная в основном состоит из материи, и кажущееся отсутствие антиматерии является одним из самых интригующих вопросов современной науки. Сотрудничество T2K с участием группы Бернского университета объявило, что симметрия между веществом и антиматерией (так называемая CP-симметрия, или зарядовая четность, изменяющая частицу на античастицу + зеркальное отражение физической системы) нарушается для нейтрино с вероятностью 95%.

Нейтрино проявляются в трех различных типах: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино и их соответствующие античастицы (антинейтрино). В 2013 году T2K обнаружило новый тип трансформации между нейтрино, показавшее, что мюонное нейтрино преобразуется (осциллирует) в электронное нейтрино при движении в пространстве и во времени. Результат последнего исследования T2K отвергает с вероятностью 95% гипотезу о том, что аналогичная трансформация из мюонного антинейтрино в электронное антинейтрино происходит с одинаковой вероятностью. Это первое указание на то, что симметрия между веществом и антиматерией нарушается в нейтринных осцилляциях, и поэтому нейтрино также играют определенную роль в создании асимметрии вещества-антивещества во Вселенной.

«Этот результат является одним из самых важных результатов в физике нейтрино за последние годы, - сказал профессор Лаборатории физики высоких энергий Бернского университета и руководитель группы Bern T2K проф. Антонио Эредитато (Antonio Ereditato), - и это открытие - путь к еще более захватывающим достижениям, указывающим на существование очень малого, но измеримого эффекта». Проф. Эредитато добавил: «Природа, по-видимому, указывает на то, что нейтрино могут отвечать за наблюдаемое превосходство вещества над антивеществом во Вселенной. То, что мы измерили, оправдывает наши нынешние усилия по подготовке следующего научного предприятия DUNE, нейтринного детектора в США, который должен позволить сделать окончательное открытие».

В эксперименте T2K пучок мюонных нейтрино получается в Исследовательском комплексе протонных ускорителей (J-PARC) в г. Токаи на восточном побережье Японии и детектируется в 295 километрах гигантским подземным детектором Super-Kamiokande («T2K» означает «Из Токаи в Камиоканде»). Пучок нейтрино должен быть полностью охарактеризован сразу же после генерации, прежде чем нейтрино начнут осциллировать. Для этой цели был построен и установлен детектор ND280 вблизи точки вылета нейтрино.

Исследователи из Бернского университета вместе с коллегами из Женевы и ETH Zurich и других международных организаций внесли свой вклад в разработку, реализацию и работу ND280. Группа из Берна, в частности, позаботилась о большом магните, окружающем детектор, и построила и управляла так называемым мюонным монитором, устройством, необходимым для измерения интенсивности и энергетического спектра мюонов, создаваемых вместе с нейтрино. В настоящее время группа из Берна очень активно определяет вероятность взаимодействия нейтрино с прибором ND280 - важного компонента для достижения высокоточных измерений, таких как описанные здесь.

Электронно-нейтринное взаимодействие, наблюдаемое экспериментом Т2К. Нейтрино взаимодействует с молекулой воды в объеме детектора, создавая электрон, который, в свою очередь, генерирует черенковское излучение, перемещаясь через детектор. Это излучение собирается специальными фотодетекторами и преобразуется в измеримый электрический сигнал

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365