ニュートリノは物質にも反物質にもなれるのでしょうか？物理学者はまだこれを知らないので、
なぜこれらの実験が必要なのですか？
天体物理学者の観察によると、宇宙は反物質はほとんど見えませんが、ほぼ完全に物質で構成されています。実験室や衝突型加速器の実験では、物質と反物質を同じ割合で生成することが可能であることが示されています。
ビッグバン理論の目的は不均衡を説明することです宇宙的な物質。それによると、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊と呼ばれる非常にまれな核プロセス中に、「小さなバン」で反物質なしで物質が生成される可能性があるという。
現在、CUORE グループは Nature 誌に発表しました。彼女がテルルの同位体を使用してこのタイプの崩壊をどのように探したかについての記事。崩壊は検出できませんでしたが、エンジニアは非常に低い温度条件を維持することができ、同時に機器は非常に高感度でした。これには、-273.149 度に近い極低温で 1 トンを超える実験機器を安定して動作させる必要がありました。
著者は何を研究しましたか？
研究の対象はニュートリノ粒子でした。これらの粒子はどこにでもあります。人間がこの文を読むと、無限の数のニュートリノが 1 本の指を通過します。ニュートリノは、電磁気や強力な核力を使って検出することはできません。粒子が人や地球さえも直接通過できるのはこのためです。
ニュートリノはたくさんありますが、研究するのは困難です。研究の初め、物理学者はこれらの粒子には質量がないと信じていました。後に、わずかではあるが塊があったことが判明した。
しかし、科学者たちはまだ 1 つの質問に答えていません。ニュートリノは物質にも反物質にもなれるのでしょうか？それぞれの粒子には反粒子、つまり反物質のみからなる同じ粒子があります。たとえば、電子には反電子または陽電子があり、クォークには反クォークがあり、中性子と陽子には反中性子と反陽子があります。しかし、ニュートリノではそのような反粒子は見つかりませんでした。
ニュートリノを研究する方法は？
ニュートリノが仮想の反ニュートリノを持っているかどうかを理解するには、可能な種類の放射性崩壊を再現しようとする必要があります。これは、ニュートリノなしの二重ベータ崩壊と呼ばれます。
ベータ崩壊自体は、一部の原子における一般的な崩壊形態であり、原子核にある中性子を陽子に変換することができます。
二重ベータ崩壊について言えば、これは次のとおりです。さらにまれな出来事です。この場合、中性子は 1 つではなく 2 つ働きます。このプロセス中に、2 つの電子と 2 つの反ニュートリノが放出されます。そこで物理学者らは、ニュートリノを使わずに二重ベータ崩壊を実験して、反粒子があるかどうかを確認したいと考えている。
実験はどうでしたか？
CUOREグループの研究者は、2022年4月初旬に実験からの新しい結果を発表しました。著者らはニュートリノの性質を研究したかった。
CUORE チームは INFN Gran 研究室で働いていますサッソは厚さ1.4キロメートルの壁と石で外界から守られている。そこで彼らは、ニュートリノを使わない二重ベータ崩壊を研究する世界で最も高感度な実験の1つを実施しました。
CUOREの仕事の結果は巨大なものに基づいていますデータセットは、他の同様の実験の10倍です。これまでのところ、超高感度装置にもかかわらず、チームはニュートリノなしで二重ベータ崩壊を観測することができませんでした。代わりに、研究者たちは、平均して、それが単一のテルル原子で22兆兆年に1回しか発生しないことを発見しました。この情報は、素粒子物理学の新しい発見にとって非常に重要です。
「そのような実験の間、私たちは私たちは、物質がどのように形成されたかを理解するという1つの目標を追求しています」とINFNグランサッソ国立研究所（LNGS）の研究者であるCarloBucciは述べています。エネルギー省のローレンスバークレー国立研究所の博士研究員であるロジャーホアンによると、科学者たちは自然の対称性を壊すプロセスを探しています。
「ニュートリノなしで二重ベータ崩壊が見られる場合、それは人間がこれまでに記録した中で最もまれなプロセスになるでしょう。その半減期は宇宙の年齢の10万倍以上です」とジョンズホプキンス大学の准教授でCUORE物理委員会のメンバーであるダニエルスペラーは述べています。
研究者によると、彼らは待望のプロセスを修正できなかったため、作業の結果、特に技術コンポーネントに満足しています。検出器の感度は信じられないほど高かった。チリとニュージーランドで強い地震が発生したとき、研究者たちは検出器でこの活動を見た。グランサッソ研究所の研究者であるローラ・マリーニによれば、彼らは実験室から60km離れたアドリア海に打ち寄せる波を見ることができました。
今後、このような実験はどのように行われるのでしょうか。
CUOREに基づいて、彼らは次世代の実験を作成しようとしています。 CUOREの後継者はCUPIDです。すでに開発中であり、CUOREの10倍の感度が期待されています。
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