Fizicienii s-au apropiat de dezlegarea celei mai mari enigme a cosmologiei

Noi rezultate au fost obținute datorită analizei comune a datelor a două dintre cele mai mari experimente cu neutrini — NOvA în SUA și T2K în Japonia, transmite nature.com.

Neutrinii sunt particule extrem de ușoare și aproape că nu interacționează cu materia. Ei trec constant prin cosmos, planete și chiar prin corpul uman, practic fără a lăsa urme. Cu toate acestea, studiul neutrinoilor poate ajuta la răspunsul unei întrebări fundamentale: de ce după Big Bang în Univers a rămas materie, din care s-au format galaxii, stele, planete și viața.

Conform teoriei cosmologice moderne, Big Bang-ul ar fi trebuit să creeze cantități egale de materie și antimaterie. La întâlnire, acestea se anihilează reciproc, transformându-se în energie. Dacă ar fi fost exact în egală măsură, Universul ar fi rămas aproape gol. Totuși, dintr-un motiv necunoscut, a apărut un mic exces de materie.

Fizicienii presupun că răspunsul ar putea fi legat de particularitățile comportamentului neutrinoilor.

Aceste particule există în trei tipuri — neutrini electronici, muonici și tau. Pe măsură ce se deplasează, ele pot să se transforme unele în altele printr-un proces cunoscut sub numele de oscilații ale neutrinoilor. Dacă neutrinii și omologii lor de antimaterie — antineutrinii — se comportă puțin diferit, acest lucru ar putea explica apariția dezechilibrului dintre materie și antimaterie.

Pentru a verifica această idee, oamenii de știință folosesc acceleratoare puternice de particule. În experimentul NOvA, un fascicul de neutrini este creat în laboratorul Fermilab, lângă Chicago, și parcurge 810 km prin Pământ până la un detector cu o masă de 14 000 de tone în statul Minnesota.

În proiectul japonez T2K, neutrinii sunt generați în complexul de accelerare J-PARC din orașul Tokai. Particulele parcurg 295 km până la gigantul detector Super-Kamiokande, situat adânc sub muntele Ikenoyama.

Detectarea neutrinoilor este extrem de dificilă: dintr-un număr imens de particule, doar câteva interacționează cu materia detectorilor. De aceea, cercetătorilor le sunt necesare instalații gigantice și metode complexe de analiză a datelor.

În noul studiu, cercetătorii au combinat pentru prima dată rezultatele celor două experimente. Datorită acestui fapt, a fost posibilă creșterea preciziei măsurării parametrilor oscilațiilor neutrinoilor.

Analiza comună a arătat posibile semne ale încălcării așa-numitei simetrii CP — un principiu fundamental conform căruia materia și antimateria ar trebui să respecte aceleași legi ale fizicii.

Datele obținute sugerează că neutrinii și antineutrinii pot oscila puțin diferit. Tocmai această asimetrie ar fi putut juca un rol esențial în supraviețuirea materiei după Big Bang.

„Am făcut progrese în rezolvarea unei întrebări foarte mari și, aparent, aproape insolubile — de ce există ceva și nu nimic”, a declarat fizicianul Mark Messier de la Universitatea Indiana.

În proiect participă sute de oameni de știință din SUA, Europa și Japonia. Potrivit cercetătorilor, analiza comună a datelor arată cât de importantă devine colaborarea internațională pentru fizica modernă.

Acum ne puteți urmări și pe Telegram, Facebook și Instagram pentru a fi la curent cu ultimele știri.