РЕКЛАМА

Почему во Вселенной доминирует «Материя», а не «Антивещество»? В поисках причины существования Вселенной

В самом начале вселенная, soon after the Big Bang, the ‘вопрос’ and the ‘antimatter’ both existed in equal amount. However, for the reasons unknown so far, the ‘вопрос‘ dominates the present вселенная. The T2K researchers have recently shown occurrence of a possible Charge-Parity violation in neutrino and the corresponding anti-neutrino oscillations. This is a step forward in understanding why вопрос Доминирует над вселенная.

Большой взрыв (произошедший около 13.8 миллиарда лет назад) и другие связанные с ним теории физики предполагают, что ранние вселенная была радиация "доминирующей" и "вопросиантивещество'существовали в равном количестве.

Но вселенная то, что мы знаем сегодня, является доминирующим. Почему? Это одна из самых интригующих загадок вселенная. (1).

Ассоциация вселенная то, что мы знаем сегодня, началось с равных количеств «материи» и «антиматерии», оба были созданы парами, как того требует закон природы, а затем неоднократно аннигилировали, производя излучение, известное как «космическое фоновое излучение». Примерно через 100 микросекунд после Большого взрыва количество материи (частиц) каким-то образом стало превосходить количество античастиц, скажем, на одну из каждого миллиарда, и в течение нескольких секунд вся антиматерия была уничтожена, оставив после себя только материю.

Каков процесс или механизм, который может создать такое различие или асимметрию между веществом и антивеществом?

В 1967 году русский физик-теоретик Андрей Сахаров постулировал три условия, необходимые для возникновения дисбаланса (или образования вещества и антивещества с разной скоростью) в вселенная. Первое условие Сахарова — это нарушение барионного числа (квантового числа, сохраняющегося при взаимодействии). Это означает, что протоны распадались чрезвычайно медленно на более легкие субатомные частицы, такие как нейтральный пион и позитрон. Точно так же антипротон распался на пион и электрон. Вторым условием является нарушение симметрии зарядового сопряжения C и симметрии четности зарядового сопряжения CP, также называемой нарушением зарядовой четности. Третье условие состоит в том, что процесс, порождающий барионную асимметрию, не должен находиться в тепловом равновесии из-за быстрого расширения, уменьшающего возникновение парной аннигиляции.

Это второй критерий СР-нарушения Сахарова, который является примером некой асимметрии между частицами и их античастицами, описывающей способ их распада. Сравнивая поведение частиц и античастиц, то есть то, как они движутся, взаимодействуют и распадаются, ученые могут найти доказательства этой асимметрии. Нарушение CP свидетельствует о том, что некоторые неизвестные физические процессы ответственны за дифференциальное производство вещества и антивещества.

Электромагнитное и «сильное взаимодействия», как известно, симметричны относительно C и P, и, следовательно, они также симметричны относительно произведения CP (3). «Однако это не обязательно так для« слабого взаимодействия », которое нарушает как C-, так и P-симметрию». говорит профессор Б. А. Робсон. Далее он говорит, что «нарушение CP в слабых взаимодействиях подразумевает, что такие физические процессы могут привести к косвенному нарушению барионного числа, так что создание материи будет предпочтительнее создания антиматерии». Некварковые частицы не демонстрируют никаких CP-нарушений, тогда как CP-нарушения в кварках слишком малы и незначительны, чтобы иметь разницу в создании материи и антиматерии. Итак, CP-нарушение в лептонах (нейтрино) станут важными, и если это будет доказано, это ответит на вопрос, почему вселенная материя доминирует.

Хотя нарушение CP-симметрии еще предстоит окончательно доказать (1), результаты, сообщенные недавно командой T2K, показывают, что ученые действительно близки к этому. Впервые было продемонстрировано, что переход от частицы к электрону и нейтрино предпочтительнее перехода от античастицы к электрону и антинейтрино, посредством очень сложных экспериментов на T2K (Токай - Камиока) (2). T2K относится к паре лабораторий, Японскому исследовательскому комплексу ускорителей протонов (J-Parc) в г. Tokai и подземная нейтринная обсерватория Супер-Камиоканде в Камиока, Японию разделяет около 300 км. Протонный ускоритель в Токай генерировал частицы и античастицы в результате столкновений высоких энергий, а детекторы в Камиоке наблюдали нейтрино и их аналоги из антивещества, антинейтрино, выполнив очень точные измерения.

После анализа нескольких лет данных в T2K ученые смогли измерить параметр под названием дельта-CP, который управляет нарушением CP-симметрии в нейтринных колебаниях, и обнаружили несоответствие или предпочтение увеличения скорости нейтрино, что в конечном итоге может привести к подтверждение CP-нарушения в колебании нейтрино и антинейтрино. Результаты, полученные командой T2K, значимы при статистической значимости 3 сигмы или уровне достоверности 99.7%. Это знаковое достижение, поскольку подтверждение CP-нарушения с участием нейтрино связано с доминированием материи в вселенная. Дальнейшие эксперименты с более обширной базой данных проверят, является ли это нарушение лептонной CP-симметрии больше, чем нарушение CP-симметрии в кварках. Если это так, то мы, наконец, получим ответ на вопрос, почему вселенная материя доминирует.

Хотя эксперимент T2K не дает четкого подтверждения того, что произошло нарушение CP-симметрии, он является важной вехой в том смысле, что он убедительно показывает сильное предпочтение повышенной скорости электронных нейтронов и приближает нас к доказательству возникновения нарушения CP-симметрии и, в конечном итоге, к ответь: «Почему вселенная материя доминирует».

Ссылки:

1. Токийский университет, 2020. «Результаты T2K ограничивают возможные значения фазы нейтрино CP -… ..» Пресс-релиз, опубликованный 16 апреля 2020 г. Доступен онлайн по адресу http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Доступ 17 апреля 2020 г.

2. Коллаборация T2K, 2020. Ограничение на фазу нарушения симметрии вещество – антивещество в нейтринных осцилляциях. Том 580, страницы 339–344 (2020). Опубликовано: 15 апреля 2020 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0

3. Робсон Б.А., 2018. Проблема асимметрии материи и антивещества. Журнал физики высоких энергий, гравитации и космологии, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015

Подписка на рассылку

Быть в курсе всех последних новостей, предложений и специальных объявлений.

Самые популярные статьи

Scientific European® - Введение

Scientific European® (SCIEU)® — это ежемесячный научно-популярный журнал...

Обеспечивает ли однократная доза вакцины против COVID-19 защиту от вариантов?

Недавнее исследование показывает, что разовая доза Pfizer/BioNTech...
- Реклама -
94,489ПоклонникиПодобно
47,677ПодписчикиПодписаться
1,772ПодписчикиПодписаться
30ПодписчикиПодписаться