Барионная асимметрия Вселенной – этим термином физики описывают преобладание материи над антиматерии в наблюдаемой части Вселенной. Термин есть, а объяснения этому факту нет.
И материя, и антиматерия состоят из элементарных частиц, поведение которых описывает Стандартная Модель. При этом современная редакция СМ утверждает, что частицы и античастицы равноправны. И этот факт до сих пор подтверждается во всех экспериментах. Но асимметрию мы тоже наблюдаем, причем для этого эксперименты не нужны, достаточно посмотреть на окружающий мир, где антиматерии что-то не видно. А значит, необходимо внести в СМ коррективы, которые сохранили бы ее способность объяснять эксперименты и в то же время позволили бы учесть асимметрию между материей и антиматерией.
Японская коллаборация T2K ставит интересный эксперимент, чтобы понять какие изменения необходимы в СМ. Для этого они рассматривают поведение элементарных частиц под названием нейтрино.
Особенность нейтрино в том, что нейтрино одного типа превращаются в нейтрино других типов. Всего таких типов три (электронные, мюонные, тауонные), а процесс превращения называется «нейтринные осцилляции» (осцилляция – колебание). Если вероятности осцилляций для нейтрино и антинейтрино будут различаться, то это будет означать экспериментальное обнаружение асимметрии между материей и антиматерией на уровне элементарных частиц. Если асимметрию нейтрино-антинейтрино обнаружат на экспериментальной установке, то появится возможность исследовать характеристики асимметрии в контролируемых условиях и определить, как нужно изменить СМ.
Теоретически асимметрию можно наблюдать не только на примере нейтрино. Более того, нейтрино слабо взаимодействуют с остальной материей, поэтому детекторы нейтрино представляют собой очень и очень сложные установки. Но, тем не менее, именно изучение нейтрино оказывается наиболее доступным вариантом.
Как же выглядит экспериментальная установка T2K? В эксперименте T2K работаю две основные экспериментальные площадки. В исследовательском комплексе J-PARC в деревне Токай создается пучок частиц, в основном состоящий из мюонных нейтрино и антинейтрино. На расстоянии в 295 км в цинковой шахте Камиока расположен нейтринный детектор Super-Kamiokande, который регистрирует электронные и мюонные нейтрино. По мере того как мюонные нейтрино и антинейтрино путешествуют от источника нейтрино до детектора, часть мюонных нейтрино и антинейтрино превращаются в электронные. Соотношение между мюонными и электронными нейтрино (антинейтрино) позволяет определять характеристики нейтринных осцилляций.
Название T2K, кстати, расшифровывается как «от Токай к Камиоке».
Пока что никаких ясных результатов нет, но отсутствие результата – тоже результат. Сейчас ученые заняты улучшением детекторов.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
