Перейти к содержанию

Новости высоких технологий

Одна из самых больших загадок физики: почему Вселенная заполнена материей, а не антиматерией. Японский эксперимент предложил возможное объяснение: субатомных частиц, называемых нейтрино, могут вести себя по-разному в своих материальных и антиматериальных формы. Такого расхождения говорили на Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP), которая состоялась на прошлой неделе в Чикаго, штат Иллинойс, и что может быть дальше от истины: для того, чтобы заявить о нем публично, необходимо получить дополнительные данные. «Можно сказать, что нейтрино действительно это несоответствие, но было бы преждевременно утверждать, что мы можем смотреть на это», — говорит Андре де Гувеа, физик-теоретик из университета Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс.

Однако это заявление, скорее всего, приведет к агитации на тему изучение нейтрино, много, но неуловимых частиц, что каждый раз, когда кажется, решение все тип головоломка.

В 1990-х годах было обнаружено, что нейтрино бросают вызов предсказаний Стандартной модели физики-это успех, но неполное описание природы — из-за обладания массой, не будучи полностью безмассовыми. С тех пор эксперименты с нейтрино возврат всего мира, и ученые понимают, что должны изучить, этих частиц в целях поиска новых объяснений физики, — говорит Кейт Матера, физического американский нейтринного эксперимента NOvA в Батавии, штат Иллинойс. «Перерыв в Стандартной модели», — говорит он.

Странно, избыток

Преобладание материи над антиматерией во Вселенной необычного в том, что если эти симметрии частиц, которые произошли в равных количествах, после Большого Взрыва, они истребили бы друг друга в случае контакта, и не осталось ничего, кроме излучения. Физики отметили различия в поведении некоторых частиц материи и антиматерии, как каонов и в-мезонов, — но это не достаточно, чтобы объяснить преобладание вещества во Вселенной.

Один из ответов может быть то, что сверхтяжелые частицы распались в ранней Вселенной асимметрично и причинили больше материи, чем антиматерии. Некоторые ученые считают, что родственники нейтрино могут быть в этом виноваты. Согласно этой теории, если нейтрино и антинейтрино ведут себя по-разному на сегодняшний день, это похоже на дисбаланс своих бывших коллег, можно объяснить избыток материи.

Чтобы проверить это, исследователи эксперимента T2K (Tokai to Kamioka, Япония) решили найти различия в форме, материальные и антиматериальные нейтрино составляет от трех типов, или «ароматов», по мере движения вперед. Введена в эксплуатацию пучков нейтрино аромата мюонные нейтрино — японский ускоритель протонов в Приморском городе Токаимура в детекторе Super-Камиоканды, подземный, стальной резервуар в 295 км от первого ускорителя заполнения 50 000 тонн воды. Ученые подсчитали, сколько появились электронные нейтрино, которые говорят о том, сколько мюонных нейтрино имели осциллировать на другой аромат в пути. Затем он повторил эксперимент с пучком мюонных антинейтрино.

Два пучка доказано иное поведение, сообщил Коносуке Ивамото, физик из Университета Рочестера в Нью-Йорке, в презентации ICHEP.

Странные качели

Ученые надеялись, что если разница между материей и антиматерией не будет, детектор должен был увидеть 24 электронные нейтрино и 7 электронных антинейтрино после 6 лет экспериментов. Антиматерию трудно производить и обнаруживать.

Вместо этого, они получили 32 нейтрино и 4 антинейтрино. «Не вдаваясь в сложную математику, говорят, что материи и антиматерии колеблется не то же самое», — сказал Чан Ги Чжун, физик из Университета Стони Брук в Нью-Йорке и членом эксперимента T2K.

Предварительные результаты эксперименты T2K, и Нова, показывают ту же мысль. Но наблюдения до сих пор могут быть результатом случайной флуктуации; есть шанс 1 к 20 (или 2 sigma, говоря языком статистики), чтобы увидеть эти результаты, если нейтрино и антинейтрино ведут себя так же, — отмечает Юнг.

Нужно больше данных, чтобы подтвердить сигнал. В конце своего текущего запуска в 2021 году, эксперимент T2K получит в пять раз больше данных, чем есть в настоящее время. Но компьютер имеет в 13 раз больше данных для ведения статистического до 3 Сигма, для большинства физиков начала воспринимать эти данные, как разумно — но не очень убедительно, — свидетельство неполноты.

Два лучше, чем один

Оборудование T2K предложил расширить эксперимент до 2025 года, чтобы собрать все необходимые данные. Но если объединить сбор данных с NOvA, который посылает пучок нейтрино в 810 километров от Лаборатории Ферми в шахте на севере Миннесоты, он может ускорить процесс. NOvA послал пучков нейтрино и вступает в пучки, антинейтрино в 2017 году. Две группы договорились провести совместный анализ и выходить на достоверность 3 sigma к 2020 году, — говорит Юнг.

Чтобы набрать статистику, необходимую для официального объявления открытия 5 Сигма, — необходимость новое поколение нейтринных экспериментов, которые уже планируются по всему миру.

Исследователи эксперимента NOvA представил интересный, но преждевременный вывод в ICHEP, также прессованный исследование скорости, с которой мюонные нейтрино проходят в электронные нейтрино: намек на то, какая из трех различных масс нейтрино больше. Ответ на этот вопрос должен помочь ученым выбрать конкурирующей теории о четырех природных взаимодействия объединяются в единое при высоких энергиях, как в момент Большого Взрыва.

Физики делают открытия на тему нейтрино почти всех лет, говорит Гувеа. Это очень быстро по меркам физики элементарных частиц.

Нейтрино могут раскрыть тайну антивещества
Илья Хель