Zvijezde, galaksije, planeti i praktički sve što čini našu svakodnevicu postoji zbog svemirske neobičnosti, piše BBC.Priroda te neobičnosti, koja je dopustila materiji da nauštrb antimaterije dominira svemirom ostaje tajna.
No, rezultati eksperimenta koji je proveden u Japanu mogli bi znanstvenicima pomoći da riješe taj misterij - jedan od najvećih u znanosti.
Ona, naime, ovisi o razlici u ponašanju čestica materije i antimaterije.
Svijet koji nam je poznat, svi svakodnevni predmeti koje možemo dotaknuti, sačinjeni su od materije.
Subatomske čestice poput elektrona, kvarkova i neutrina osnovni su gradivni elementi materije. No, materija ima tajnovit pandan u antimateriji. Svaka subatomska čestica obične materije ima korespondirajuću "antičesticu".
Danas u svemiru ima puno više materije nego antimaterije, no to nije uvijek bio slučaj. Veliki je prasak trebao stvoriti jednake količine materije i antimaterije.
- Kada fizičari u akceleratorima stvaraju nove čestice, onda stvore parove čestica i antičestica. Sa svakim negativnim elektronom dođe i pozitivni pozitron, elektronov antimaterijski pandan, rekao je profesor Lee Thompson sa Sveučilišta u Sheffieldu u Engleskoj, jedan od 350 članova T2K, kolektiva znanstvenika s britanskih sveučilišta.
- Zašto svemir nije sačinjen od 50 posto antimaterije? Kozmologija već neko vrijeme pokušava odgovoriti na pitanje - što se dogodilo s antimaterijom?
No, kada se čestica materije susretne s česticom antimaterije, one se unište, nestanu u bljesku energije.
Tijekom prvih nekoliko dijelova prve sekunde Velikog praska, vruć i gust svemir bio je prepun parova čestica i antičestica koje su se rađale i umirale. Bez upliva nekog drugog tajnovitog mehanizma, svemir bi trebao sadržavati isključivo preostalu energiju.
- To bi bilo poprilično dosadno i mi ne bismo bili ovdje, rekao je za BBC profesor Stefan Söldner-Rembold, voditelj grupe za fiziku elementarnih čestica na Sveučilištu u Manchesteru.
Što li je onda poremetilo ravnotežu?
Na to pitanje pokušava odgovoriti T2K eksperiment.
T2K je baziran u Promatračnici neutrina Super-Kamiokande u gradskoj četvrti Kamioki u japanskom gradu Hidi. Znanstvenici su koristili detektor lociran u Promatračnici kako bi promatrali neutrine i antineutrine koji su stvarani u Istraživačkom kompleksu japanskog protonskog akceleratora (J-Parc) u Tokaiju. T2K je skraćenica za "od Tokaija do Kamioke".
.jpg)
Pogled u tank Super-Kamiokande, najveći svjetski podzemni detektor neutrina
Dok putuju kroz Zemlju, čestice i antičestice osciliraju između različitih fizičkih obilježja koja se zovu "okusi".
Fizičari misle da bi nam pronalazak razlike ili asimetrije u fizičkim obilježjima neutrina i antineutrina mogao pomoći da shvatimo zašto u svemiru dominira materija.
Ta je asimetrija poznata kao kršenje nabojne konjugacije i parnosti (kršenje CP-a). Riječ je o jednom od triju uvjeta koji se moraju ispuniti da bi se materija i antimaterija stvarale u različitim količinama, a koje je 1967. godine predložio ruski fizičar Andrej Saharov.
Nakon što su analizirali podatke koji su se prikupljali devet godina, znanstvenici su pronašli diskrepanciju u načinu na koji neutrini i antineutrini osciliraju tako što su bilježili broj čestica koje su do Promatračnice Super-Kamiokande došle s okusom koji je bio drukčiji od onog s kojim su stvorene.
Rezultat je dosegnuo i razinu statističke važnosti, tri sigme, što je dovoljno visoko za indikaciju da se kršenje CP-a pojavljuje u tim česticama.
- Dok je kršenje CP-a kod kvarkova poznato, kršenje CP-a nikada nije uočeno kod neutrina, rekao je Söldner-Rembold. - Kršenje CP-a jedan je od Saharovljevih uvjeta za postojanje Svemira u kojemu dominira materija, no učinak kršenja CP-a kod kvarkova nažalost je premalen da bi objasnio zašto je naš svemir većinom ispunjen materijom. Otkriće kršenja CP-a kod neutrina bio velik korak naprijed u našem shvaćanju postanka svemira.
Promatračnica neutrina Super-Kamiokande u gradskoj četvrti Kamioki u japanskom gradu Hidi
Söldner-Rembold kaže da teorija imena leptogeneza povezuje dominaciju materije i kršenje CP-a kod neutrina. - Ti modeli leptogeneze predviđaju dominaciju materije zbog sektora neutrina. Kada bismo vidjeli kršenje CP-a kod neutrina, to bi nam reklo da je taj model leptogeneze pravi put.
Rezultati T2K eksperimenta "dali su jake naznake" da bi učinak kršenja CP-a mogao biti velik kod neutrina.
Sve su oči sada uprte u eksperiment s neutrinima DUNE koji se trenutno gradi u rudniku u američkoj saveznoj državi Južnoj Dakoti. Söldner-Rembold dio je tima koji će raditi na tom eksperimentu, a njime će se otkrivati i precizno mjeriti kršenje CP-a.
Söldner-Rembold kaže da je rezultat eksperimenta T2K čovječanstvo doveo bliže do modela koji bi objasnio kako se svemir od svog postanka razvio do svog današnjeg oblika u kojem dominira materija.