Вчені наблизилися до розгадки таємниці існування Всесвіту

Зображення невеликої області космосу в сузір'ї Печі.Зображення невеликої області космосу в сузір'ї Печі, складене з даних космічного телескопа "Хаббл", зібраних з 3 вересня 2003 р. по 16 січня 2004 р. Credit: NASA/ESA.Великий вибух повинен був створити рівну кількість речовини і антиречовини в ранньому Всесвіті, які б знищили одне одного. Але чому цього не сталося?

Вся видима матерія у Всесвіті складається з фундаментальних будівельних блоків – елементарних частинок. У сімейство, відоме як ферміони, входить два типи: кварки і лептони. Для кожного з них існує античастинка, яка має ті ж властивості, але протилежний заряд.

Найвідоміший приклад – електрон і позитрон. Довгий час вважалося, що античастинки поводитимуться так само, як їх протилежності, проте з 1960-х років ми знаємо – кварки і антикварки порушують цю дзеркальність. Тепер в дослідженні, приставлений в журналі «Nature», повідомляється про можливе порушення симетрії з боку лептонів.

Ідея дзеркальної симетрії частинок з античастинками, також відомої як CP-симетрія (комбінована парність), полягає в тому, що фізичні закони не повинні змінюватися в світі антиречовини. Але чому вчені постійно намагаються зафіксувати її порушення, і які цьому наслідки?

Це питання лежить в основі нашого розуміння законів природи і еволюції Всесвіту. Як було запропоновано радянським фізиком-теоретиком Андрієм Сахаровим у 1967-му році, порушення CP-симетрії є одним з ключових інгредієнтів, необхідних для пояснення, чому у Всесвіті існує невеликий надлишок матерії в порівнянні з антиречовиною. Цей дисбаланс, на рівні кількох частинок на 10 мільярдів фотонів, в кінцевому підсумку несе відповідальність за існування Землі, планет, зірок і нас самих: якби кількість речовини і антиречовини була б однаковою, вони б знищили одне одного незабаром після Великого вибуху, анігілював у фотони. Матерії б не залишилося.

Нейтринний детектор в Обсерваторії Каміока.Нейтринний детектор в Обсерваторії Каміока. Credit: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo.Так як же цей крихітний надлишок матерії виник в ранньому Всесвіті, який був абсолютно симетричним?

Кількість порушень CP-симетрії, що спостерігається у кварків, недостатня для її пояснення, однак вважається, що виявлення асиметрії в фізичних властивостях нейтрино і антинейтрино допоможе зрозуміти походження поточного переважання речовини над антиречовиною.

В рамках проекту «Tokai to Kamioka» (T2K) міжнародна команда вчених вивчає нейтрино, одну з фундаментальних частинок, складових Всесвіт, і одну з найменш понятих. Кожну секунду трильйони нейтрино від Сонця проходять через наше тіло. Ці крихітні частинки, що рясно утворюються у зірках, бувають трьох видів, і можуть самовільно змінюватися або коливатися від одного до іншого.

І тепер, після аналізу даних за дев'ять років, експеримент T2K досяг рівня статистичної значимості, досить високого, щоб вказати на порушення симетрії у цих фундаментальних частинок з імовірністю 95 відсотків. Хоча для підтвердження отриманих результатів необхідні більш точні вимірювання, дані посилюють підтримку попередніх спостережень і прокладають шлях до майбутнього відкриття. Нове покоління детекторів, що знаходяться в стадії розробки, можуть дати відповідь на проблему «зниклої» антиречовини в найближчі десять років.

 

Переглядів: 95 | | Теги: Всесвіт
Всього коментарів: 0
avatar