Во многу рано универзумот, набргу по Големата експлозија,важнои „антиматеријата“ постоеле во еднаква количина. Сепак, од засега непознати причини, „важно“ доминира во сегашноста универзумот. Истражувачите на T2K неодамна покажаа појава на можно нарушување на Паритет на полнење во неутрино и соодветните анти-неутрино осцилации. Ова е чекор напред во разбирањето зошто важно доминира во универзумот.
Биг Бенг (кој се случил пред околу 13.8 милијарди години) и други поврзани теории на физиката сугерираат дека раниот универзумот беше зрачењето „доминантно“ и „важно"и"антиматеријапостоеше во еднаков износ.
Но универзумот што знаеме дека денес е доминантна „материја“. Зошто? Ова е една од најинтригантните мистерии на универзумот. (1).
на универзумот за кои знаеме дека денес започнале со еднакви количества на „материја“ и „антиматерија“, и двете биле создадени во парови како што бара законот на природата, а потоа биле уништени постојано создавајќи зрачење познато како „космичко зрачење на позадината“. Во рок од околу 100 микро секунди од Големата експлозија, материјата (честичките) некако почнала да ја надминува бројноста на античестичката за да речеме една на секои милијарда и за неколку секунди целата антиматерија била уништена, оставајќи ја зад себе само материјата.
Кој е процесот или механизмот што би создал ваква разлика или асиметрија помеѓу материјата и антиматеријата?
Во 1967 година, рускиот теоретски физичар Андреј Сахаров постулираше три услови неопходни за појава на нерамнотежа (или производство на материја и антиматерија со различни стапки) во универзумот. Првата состојба на Сахаров е прекршување на барионскиот број (квантен број кој останува зачуван во интеракција). Тоа значи дека протоните екстремно бавно се распаѓале во полесни субатомски честички како неутрален пион и позитрон. Слично на тоа, антипротонот се распаѓа во пион и електрон. Вториот услов е прекршување на симетријата на конјугација на полнеж, C, и симетрија на конјугација-паритет на полнеж, CP, исто така наречена повреда на полнеж-паритет. Третиот услов е дека процесот што генерира барион-асиметрија не смее да биде во термичка рамнотежа поради брзото проширување што ја намалува појавата на уништување на парови.
Тоа е вториот критериум на Сахаров за прекршување на КП, што е пример за еден вид асиметрија меѓу честичките и нивните античестички што го опишува начинот на кој тие се распаѓаат. Со споредување на начинот на кој честичките и античестичките се однесуваат, т.е. начинот на кој тие се движат, комуницираат и се распаѓаат, научниците можат да најдат докази за таа асиметрија. Прекршувањето на КП дава доказ дека некои непознати физички процеси се одговорни за диференцијалното производство на материја и антиматерија.
Познато е дека електромагнетните и „силните интеракции“ се симетрични под C и P, и следствено тие се симетрични и под производот CP (3). „Сепак, ова не е нужно случај за „слабата интеракција“, која ги нарушува и C и P симетријата. вели проф. БА Робсон. Тој понатаму вели дека „прекршувањето на CP во слабите интеракции имплицира дека таквите физички процеси може да доведат до индиректно нарушување на барионскиот број, така што создавањето на материја би било претпочитано пред создавањето на антиматерија“. Не-кварк честичките не покажуваат никакви прекршувања на CP додека кршењето на CP во кварковите се премногу мали и се незначителни за да имаат разлика во создавањето на материјата и антиматеријата. Значи, прекршувањето на КП во лептоните (неутрина) стануваат важни и доколку се докаже тогаш би одговорило зошто на универзумот е доминантна материја.
Иако прекршувањето на CP симетријата допрва треба да се докаже дефинитивно (1), но наодите пријавени од тимот на T2K неодамна покажуваат дека научниците се навистина блиску до тоа. За прв пат е докажано дека преминот од честичка на електрон и неутрино е фаворизиран во однос на преминот од античестичка кон електрон и антинеутрино, преку високо софистицирани експерименти во T2K (Токаи до Камиока) (2). T2K се однесува на пар лаборатории, Јапонскиот истражувачки комплекс за забрзување на протон (J-Parc) во Токаи и подземната неутрина опсерваторија Супер-Камиоканде во Камиока, Јапонија, разделена со околу 300 км. Протонскиот забрзувач во Токаи ги генерирал честичките и античестичките од високоенергетските судири, а детекторите во Камиока ги набљудувале неутрината и нивните колеги против материјата, антинеутрините, правејќи многу прецизни мерења.
По анализата на неколкугодишните податоци на T2K, научниците успеаја да го измерат параметарот наречен делта-CP, кој управува со кршењето на CP-симетријата при осцилацијата на неутриното и открија несовпаѓање или претпочитање за подобрување на стапката на неутрино што на крајот може да доведе до потврда за повреда на КП во начинот на кој осцилирале неутрините и антинеутрините. Резултатите пронајдени од тимот на T2K се значајни со статистичка значајност од 3-сигма или 99.7% ниво на доверба. Тоа е достигнување од пресвртница бидејќи потврдата за прекршување на ЦП со неутрина е поврзана со доминацијата на материјата во универзумот. Понатамошни експерименти со поголема база на податоци ќе тестираат дали ова нарушување на лептонската CP симетрија е поголемо од нарушувањето на CP во кварковите. Ако е така, тогаш конечно ќе го имаме одговорот на прашањето Зошто универзумот е доминантна материја.
Иако експериментот T2K не утврдува јасно дека се случило нарушување на CP симетријата, но тоа е пресвртница во смисла дека дефинитивно покажува силна предност за зголемена стапка на електронски неутрони и нè носи поблиску до докажување на појавата на нарушување на симетријата на CP и на крајот до одговори „зошто универзумот е доминантна материјата“.
***
Референци:
1. Универзитет во Токио, 2020 година. ''Резултатите на T2K ги ограничуваат можните вредности на фазата на неутрино CP -…..'' Соопштение за медиумите објавено на 16 април 2020 година. Достапно онлајн на http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Пристапено на 17 април 2020 година.
2. The T2K Collaboration, 2020. Ограничување на фазата што ја нарушува симетријата на материја-антиматерија во осцилации на неутрино. Природа том 580, страници 339–344 (2020). Објавено: 15 април 2020 година. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. Робсон, БА, 2018. Проблем со асиметрија материја-антиматерија. Весник за физика со висока енергија, гравитација и космологија, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
