Вчені наблизилися до розуміння того, чому існує Всесвіт

Коли Всесвіт народився, близько 14 мільярдів роківтому, вона створила матерію і антиматерію, які знищують один одного при зустрічі. Частинки антиматерії тієї ж маси, що і частинки матерії, але їх електричні заряди протилежні. Найвідоміший приклад - це електрон (звичайна негативно заряджена частинка) і позитрон (позитивно заряджена частинка). Але якщо на самому початку існували матерія й антиматерія, то чому потім залишилася тільки матерія? Це питання - одна з визначальних загадок фізики. Протягом десятиліть теоретики придумували потенційні рішення, більшість з яких припускали існування у Всесвіті додаткових, невідомих часток. Але яким би не був остаточний відповідь, вчені вважають, що зробили крок до остаточного розуміння однієї з найбільших таємниць Всесвіту: чому вона взагалі існує.

Дослідники обслуговують масивний детектор Super Kamiokande з надувних човнів.

Фізики з Японії виявили примарні частки, які можуть порушувати симетрію матерії і антиматерії у Всесвіті.

Війна матерії і антиматерії

Група вчених з Японії опублікувала дослідженняв журналі Nature про виявлення фундаментальних частинок, які можуть відповідати за нерівномірний розподіл матерії і антиматерії у Всесвіті. Погодьтеся, було б логічно припустити, що якби при народженні Всесвіту з'явилося однакову кількість частинок і античастинок, то вони б просто знищили один одного. В такому випадку нас з вами і космосу як такого не існувало б. Але ми існуємо, а значить, цього не сталося.

Як вважають автори дослідження, існуванняВсесвіту виявилося можливим тому, що речовина трохи перевищило кількість антиречовини. Грубо кажучи, всього одна частинка на мільярд пар частинка-античастинка змінила все. Це порушення симетрії між матерією і антиматерією називається баріонів асиметрією. Завдяки величезному протонному прискорювача і 9років вивчення даних про проведені експериментах, вчені змогли розкрити найпереконливіший на сьогодні доказ того, що причиною асиметрії стала поведінка нейтрино - субатомних частинок, величезний викид якихстався під час Великого вибуху. Коли нейтрино в кінці кінців розпалися, то згідно з цією теорією утворили більше побічних продуктів матерії, ніж антиматерії.

Причина, по якій у Всесвіті більше матерії ніж антиматерії цікавить вчених майже 100 років

Щоб завжди залишатися в курсі останніх наукових відкриттів, підписуйтесь на наш новинний канал в Telegram

Вся справа в тому, що нейтрино набагато легшекварків і проходять крізь космос практично не зупиняючись для взаємодії з чим-небудь взагалі. Але так як існують матерія й антиматерія, існують як звичайні нейтрино, про які ми знаємо, так і надзвичайно важкі нейтрино. Ці частинки настільки гігантські, що могли бути створені тільки з величезних енергій і температур, присутніх відразу після Великого Вибуху, коли Всесвіт був дуже гарячою і щільною.

Неминучий розпад цих частинок на більш дрібні істабільніші види, міг привести до трохи більшій кількості матерії, ніж побічні продукти антиматерії, що і призвело б до існуючого устрою нашої Всесвіту, - пише Scientific American.

Хочете дізнатися які ще таємниці приховує в собі наш Всесвіт? Підписуйтесь на наш канал в Google News щоб не пропустити нічого цікавого!

Експеримент Tokai to Kamioka

Результати експерименту під назвою Tokai to Kamioka (T2K) показали, що існує 95% вірогідність того, що нейтрино розпадаються на нерівномірну частку матерії і антиматерії.

Важливо відзначити, що переважна більшістьчастинок нейтрино або антинейтрино проносяться крізь землю, немов нашої планети не існує. До речі, саме за цю здатність нейтрино і називають примарними частинками.

В ході експерименту вчені спостерігали нейтрино, коли ті проносилися 295 кілометрів під землею і міняли свій сорт - це своєрідна здатність нейтрино, звана нейтринної осциляцією. Підземний детектор в лабораторії міста Каміокав Японії являє собою резервуар, заповнений 55 000 тоннами чистої води. Коли нейтрино взаємодіє з нейтроном в резервуарі, в результаті може народитися мюон (Нестійкі елементарні частинки знегативним електричним зарядом) або електрон. Саме цей перехід мюонних нейтрино і мюонних антинейтрино в їх «дзеркальні» форми - електронні нейтрино і електронні антинейтрино цікавив учених. Детальніше про те, що таке мюони і якими ще способами вчені шукають нейтрино, читайте в нашому матеріалі.

Повністю частки нейтрино людство поки не може вивчити

Однак для точного вимірювання того, наскількисильно відрізняються нейтрино і антинейтрино, будуть потрібні додаткові дані і, можливо, майбутні експерименти. Важливо розуміти, що повністю вирішити проблему космічної антиматерії вчені не зможуть. Справа в тому, що для вирішення цього фундаментального питання необхідно ще одна вимога: нейтрино і антинейтрино повинні бути одним і тим же речовиною. Але як таке можливо?

Вважається, що матерія й антиматерія ідентичні, за винятком зворотного електричного заряду. Нейтрино, не маючи заряду, можуть бути і тим і іншим одночасно.

Якщо така можливість дійсно існує,то вона може пояснити, чому нейтрино такі легкі - менше однієї шестимільйонної маси електрона. А якщо нейтрино і антинейтрино - це одне і те ж, то вони можуть отримати масу не за рахунок взаємодії з полем Хіггса (яке пов'язане з бозоном Хіггса), як це робить більшість частинок, а за рахунок нейтринної осциляції. Це свого роду гойдалки, які дозволяють примарним часткам змінюватися - коли одна піднімається, інша опускається, і так далі. Однак отримані дослідниками дані все ще потрібно перевірити ще раз. До того ж поки не відомо, наскільки вони відповідають спостережуваному розбіжності кількості частинок і античастинок. І все ж, неможливо не відчувати трепет, поступово розгадуючи таємниці Всесвіту. Чи згодні?