Rivelata la ragione dell'esistenza della materia nell'Universo

Rivelata la ragione dell'esistenza della materia nell'Universo
Rivelata la ragione dell'esistenza della materia nell'Universo
Anonim

I fisici giapponesi hanno studiato la causa dell'asimmetria barionica, una violazione della simmetria tra materia e antimateria, che potrebbe spiegare perché c'è materia nell'universo. Hanno scoperto le prove più convincenti fino ad oggi che lo squilibrio era dovuto al comportamento dei neutrini. L'articolo degli scienziati è stato pubblicato sulla rivista Nature.

I ricercatori hanno osservato le oscillazioni dei neutrini nell'esperimento T2K (Tokai to Kamioka). Le oscillazioni dei neutrini sono un fenomeno in cui i neutrini cambiano tipo. In questo caso, i fisici erano interessati alla transizione dei neutrini muonici e degli antineutrini muonici nelle loro forme "specchio" - rispettivamente neutrini elettronici e antineutrini elettronici.

Una delle condizioni necessarie per il predominio della materia sull'antimateria, che si osserva nell'Universo moderno, è la violazione della simmetria di parità di carica (simmetria CP), cioè le leggi della fisica non rimangono invariate per le particelle che hanno stati trasformati in corrispondenti antiparticelle e allo stesso tempo specchiati. La rottura della simmetria CP è stata osservata per i quark, ma l'entità di questa rottura si è rivelata insufficiente per spiegare l'asimmetria barionica. T2K è progettato per cercare la violazione di CP nelle oscillazioni dei neutrini.

Durante T2K, un fascio di neutrini muonici e antineutrini è stato generato presso il complesso dell'acceleratore di protoni J-PARC vicino al villaggio di Tokai, sulla costa orientale del Giappone. Le particelle hanno percorso 295 chilometri e sono state registrate dal rivelatore di neutrini Super-Kamiokande nella miniera di Kamioka. Inoltre, il loro tipo potrebbe cambiare nel corso delle oscillazioni dei neutrini.

Il grado di rottura della simmetria è determinato dal parametro, che può assumere valori da -180 gradi a 180 gradi. Se il parametro è uguale a zero o 180 gradi, allora i neutrini e gli antineutrini cambieranno il loro genere in modo simile, senza rompere la simmetria CP. Tuttavia, può potenziare le oscillazioni del neutrino o dell'antineutrino, assumendo valori rispettivamente di -90 gradi o 90 gradi. I ricercatori si sono adeguati all'amplificazione delle oscillazioni causate dal fatto che i rilevatori sono fatti di materia, non di antimateria.

I risultati ottenuti erano più coerenti con un valore δ di -90 gradi, e almeno - nell'intervallo da 2 a 165 gradi con un livello di significatività statistica del 99,7 percento, che corrisponde a tre sigma o tre deviazioni standard. Allo stesso tempo, la sensibilità dell'esperimento non è ancora sufficiente per determinare con precisione se la simmetria CP è rotta o meno. Ciò richiede una significatività statistica di cinque sigma. In futuro, gli scienziati modernizzeranno le installazioni sperimentali.

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