Το πείραμα που θα λύσει ένα μεγάλο κοσμικό μυστήριο

Το πείραμα που θα λύσει ένα μεγάλο κοσμικό μυστήριο Facebook Twitter
Ο τεράστιος ανιχνευτής Kamiokande στο Kamioka Observatory στην Ιαπωνία
0

Αστέρια, γαλαξίες, πλανήτες, σχεδόν όλα όσα συνθέτουν την καθημερινή μας ζωή, οφείλουν την ύπαρξή τους σε ένα κοσμικό μυστήριο.

Η φύση αυτού του μυστηρίου, που επέτρεψε στην ύλη να κυριαρχήσει στο Σύμπαν εις βάρος της αντιύλης, παραμένει ένα μυστήριο.

Τώρα, τα αποτελέσματα από ένα πείραμα στην Ιαπωνία θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να λύσουν το παζλ που θεωρείται ένα από τα μεγαλύτερα στην επιστήμη. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το μυστικό είναι στη διαφορά στον τρόπο συμπεριφοράς της ύλης και των σωματιδίων αντιύλης.

Ο κόσμος που γνωρίζουμε- συμπεριλαμβανομένων όλων των καθημερινών αντικειμένων που μπορούμε να αγγίξουμε - αποτελείται από την ύλη. Τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ύλης είναι υποατομικά σωματίδια, όπως ηλεκτρόνια, κουάρκ και νετρίνα.

Αλλά, η ύλη έχει ένα σκιώδες πανομοιότυπο που ονομάζεται αντιύλη. Κάθε υποατομικό σωματίδιο συνηθισμένης ύλης έχει ένα αντίστοιχο «αντισωματίδιο». Σήμερα, υπάρχει πολύ περισσότερη ύλη από την αντιύλη στο Σύμπαν, αλλά δεν ήταν πάντα έτσι. Το Big Bang θα έπρεπε να έχει δημιουργήσει ύλη και αντιύλη σε ίσες ποσότητες.


«Όταν οι φυσικοί δημιουργούν νέα σωματίδια σε επιταχυντές, βρίσκουν πάντα ότι παράγουν ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων: για κάθε αρνητικό ηλεκτρόνιο, ένα θετικά φορτισμένο ποζιτρόνιο (ομόλογο αντιύλης του ηλεκτρονίου)», δήλωσε ο καθηγητής Lee Thompson από το Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ, μέλος της συνεργασίας T2K, η οποία περιλαμβάνει σχετικά μεγάλο αριθμό επιστημόνων από πανεπιστήμια του Ηνωμένου Βασιλείου. «Γιατί λοιπόν δεν είναι το σύμπαν 50% αντιύλη; Αυτό είναι ένα μακροχρόνιο πρόβλημα στην κοσμολογία - τι συνέβη με την αντιύλη;».

Ωστόσο, όταν ένα σωματίδιο ύλης συναντά το αντι-σωματίδιο του, "εκμηδενίζονται" - εξαφανίζονται σε μια λάμψη ενέργειας. Κατά τη διάρκεια των πρώτων κλασμάτων ενός δευτερολέπτου του Big Bang, το πυκνό Σύμπαν διαλύθηκε με ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων να ξεπηδούν. Χωρίς κάποιον άλλο γνωστό μηχανισμό, το Σύμπαν δεν θα έπρεπε να περιέχει τίποτα παρά μόνο εναπομένουσα ενέργεια.

Τι συνέβη λοιπόν με την εξισορρόπηση; Αυτό έρχεται να ανακαλύψει το πείραμα T2K στο παρατηρητήριο Super-Kamiokande neutrino, που βρίσκεται υπόγεια στην περιοχή Kamioka της Ιαπωνίας.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον ανιχνευτή της εγκατάστασης για να παρατηρήσουν πως συμπεριφέρονται τα νετρίνα και η αντίστοιχη αντιύλη τους, τα αντινετρίνα, που δημιουργήθηκαν 295 χιλιόμετρα μακριά στο ιαπωνικό ερευνητικό συγκρότημα Proton Accelerator (J-Parc) στο Tokai. 

Καθώς ταξιδεύουν μέσω της Γης, τα σωματίδια και τα αντισωματίδια ταλαντεύονται μεταξύ διαφορετικών φυσικών ιδιοτήτων, γνωστών στη φυσική και ως γεύσεων.

Οι φυσικοί πιστεύουν ότι η εύρεση διαφοράς - ή ασυμμετρίας - στις φυσικές ιδιότητες των νετρίνων και των αντινετρίνων μπορεί να μας βοηθήσει να καταλάβουμε γιατί η ύλη είναι τόσο διαδεδομένη σε σύγκριση με την αντιύλη. Αυτή η ασυμμετρία είναι γνωστή ως παραβίαση της συμμετρίας CP.

Είναι μια από τις τρεις απαραίτητες προϋποθέσεις, που όπως είπε ο Ρώσος φυσικός Αντρέι Ζαχάρωφ το 1967, πρέπει να υφίσταται για την παραγωγή ύλης και αντιύλης σε διαφορετικούς ρυθμούς. Αφού ανέλυσαν δεδομένα εννέα ετών, οι ερευνητές βρήκαν μια αναντιστοιχία στον τρόπο που τα νετρίνα και τα αντινετρίνα ταλαντεύονται καταγράφοντας τους αριθμούς που έφτασαν στο Super Kamiokande με διαφορετική γεύση από αυτή που είχαν δημιουργηθεί.

Το αποτέλεσμα έχει φτάσει επίσης σε επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας που είναι αρκετά υψηλό για να δείξει ότι η παραβίαση CP εμφανίζεται σε αυτά τα σωματίδια. «Ενώ η παραβίαση CP για κουάρκ είναι πειραματικά καλά αποδεδειγμένη, η παραβίαση CP δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ για νετρίνα», δήλωσε ο Stefan Söldner-Rembold.

«Η παραβίαση της συμμετρίας CP είναι ένας από τους όρους για να υπάρχει ένα Σύμπαν που κυριαρχείται από ύλη, αλλά το φαινόμενο που προκαλείται από το κουάρκ είναι δυστυχώς πολύ μικρό για να εξηγήσει γιατί το Σύμπαν μας είναι κυρίως γεμάτο με ύλη».

Η ανακάλυψη της παραβίασης της CP στα νετρίνα θα ήταν ένα μεγάλο άλμα προς τα εμπρός στην κατανόηση του πώς δημιουργήθηκε το Σύμπαν, λένε οι επιστήμονες.

Υπστηρίζουν ότι «μια θεωρία που ονομάζεται λεπτογένεση συνδέει την κυριαρχία της ύλης με την παραβίαση της CP που περιλαμβάνει νετρίνα. «Αυτά τα μοντέλα λεπτογένεσης προβλέπουν ότι η κυριαρχία της ύλης οφείλεται στην πραγματικότητα στον τομέα των νετρίνων.

Τα αποτελέσματα από το T2K δίνουν ισχυρές ενδείξεις ότι το φαινόμενο παραβίασης της CP θα μπορούσε να είναι μεγάλο για τα νετρίνα. Αυτό σήμαινει ότι το πείραμα νετρίνου επόμενης γενιάς DUNE, το οποίο κατασκευάζεται επί του παρόντος σε ορυχείο στη Νότια Ντακότα, ενδέχεται να ανιχνεύσει το αποτέλεσμα πιο γρήγορα από το αναμενόμενο.

Ο καθηγητής Söldner-Rembold είναι μέλος της επιστημονικής ομάδας DUNE και εκπρόσωπος της συνεργασίας. Ο ανιχνευτής του αμερικανικού πειράματος θα περιέχει 70.000 τόνους υγρού αργού, θαμμένους σε βάθος άνω των 1000 μέτρων. Θα χρησιμοποιηθεί για να ανακαλύψει και να μετρήσει την παραβίαση CP με υψηλή ακρίβεια.

Με πληροφορίες από BBC

Τech & Science
0

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ

Μπετόβεν: Το αληνθινό πρόσωπό του - Οι εικόνες που δημοσίευσε 3D creator

Τech & Science / Μπετόβεν: Το αληθινό πρόσωπό του - Οι εικόνες που δημοσίευσε 3D creator

«Αυτή είναι η πρώτη προσέγγιση του προσώπου που γίνεται από το κρανίο του, χρησιμοποίησα την ίδια προσέγγιση που χρησιμοποιούμε στις αστυνομικές υποθέσεις για την αναγνώριση των θυμάτων» λέει ο Σίσερο Μοράες
LIFO NEWSROOM
Ο Τύμβος Καστά στην Αμφίπολη είναι ευθυγραμμισμένος με το χειμερινό ηλιοστάσιο, σύμφωνα με έρευνα

Τech & Science / Αμφίπολη: «Ο Τύμβος Καστά είναι ευθυγραμμισμένος με το χειμερινό ηλιοστάσιο», υποστηρίζει ερευνητής

Ο Τύμβος Καστά στην Αμφίπολη ευθυγραμμίζεται με το ηλιακό φως του χειμερινού ηλιοστασίου, υποδηλώνοντας τελετουργική χρήση και πιθανή σύνδεση με τον Ηφαιστίωνα ή τον Μέγα Αλέξανδρο, σύμφωνα με μελέτη στο Nexus Network Journal
LIFO NEWSROOM
«Γαλάζιος Δούναβης»: Το διάσημο βαλς του Γιόχαν Στράους του νεότερου θα ταξιδέψει στο Διάστημα

Τech & Science / «Γαλάζιος Δούναβης»: Το διάσημο βαλς του Γιόχαν Στράους του νεότερου θα ταξιδέψει στο Διάστημα

Η μουσική, που έγινε παγκοσμίως γνωστή μέσα από την ταινία «2001: Η Οδύσσεια του Διαστήματος» του Στάνλεϊ Κιούμπρικ, θα φτάσει στη Σελήνη σε μόλις 1,5 δευτερόλεπτο
LIFO NEWSROOM
Καρκίνος του δέρματος: Πού εμφανίζεται συχνότερα σε άνδρες και γυναίκες – Σημαντική αύξηση κρουσμάτων φέτος

Τech & Science / Καρκίνος του δέρματος: Πού εμφανίζεται συχνότερα σε άνδρες και γυναίκες – Σημαντική αύξηση κρουσμάτων φέτος

Νέα έρευνα δείχνει ότι το μελάνωμα εμφανίζεται συχνότερα στον κορμό των ανδρών και στα κάτω άκρα των γυναικών -Τα περιστατικά αυξάνονται, με προβλέψεις για 21.300 νέα κρούσματα φέτος στο Ηνωμένο Βασίλειο
LIFO NEWSROOM