Могу ли неутрини бити и материја и антиматерија? Физичари то још увек не знају, па спроводе
Зашто су нам потребни ови експерименти?
Запажања астрофизичара показују да Универзумсастоји се скоро у потпуности од материје, иако готово да не видимо антиматерију. Лабораторијски експерименти и експерименти на сударачу показују да је могуће створити и материју и антиматерију у једнаким деловима.
Сврха теорије Великог праска је да објасни неравнотежукосмичке материје. Према њему, материја се може генерисати без антиматерије у „малом праску“, током ултра ретког нуклеарног процеса званог двоструки бета распад без неутрина.
Сада је група ЦУОРЕ објавила у часопису Натуречланак о томе како је тражила ову врсту распада користећи изотопе телура. Пропадање није могло да се открије, али су инжењери успели да одрже веома ниске температурне услове, а инструменти су у исто време били веома осетљиви: то је захтевало стабилан рад више од тоне експерименталне опреме на криогеним температурама близу -273,149.
Шта су аутори проучавали?
Предмет проучавања била је неутрина честица.Ове честице су свуда. Бесконачан број неутрина пролази кроз један прст док особа чита ову реченицу. Неутрини се не могу открити помоћу електромагнетизма или снажних јаких нуклеарних сила. Због тога честице могу проћи директно кроз особу, па чак и Земљу.
Има много неутрина, али их је тешко проучавати. На почетку свог истраживања, физичари су веровали да ове честице немају масу. Касније се испоставило да постоји маса, иако безначајна.
Али научници још увек нису одговорили на једно питање:Може ли неутрино бити и материја и антиматерија? Свака честица има античестицу, другим речима, исте честице, које се састоје само од антиматерије. На пример, електрони имају антиелектроне или позитроне, кваркови имају антикваркове, а неутрони и протони имају антинеутроне и антипротоне. Али таква античестица није пронађена за неутрине.
Како проучавати неутрине?
Да бисмо разумели да ли неутрини имају хипотетички антинеутрино, морамо покушати да репродукујемо могућу врсту радиоактивног распада, назива се двоструки бета распад без неутрина.
Сам бета распад је уобичајен облик распадања код неких атома и може претворити неутрон који се налази у језгру атома у протон.
Ако говоримо о двоструком бета распаду, онда је овоређа појава. У овом случају не ради један неутрон, већ два. Током овог процеса емитују два електрона и два антинеутрина. Дакле, физичари желе да испробају двоструки бета распад без неутрина да виде да ли има античестицу.
Како је прошао експеримент?
Истраживачи из групе ЦУОРЕ објавили су почетком априла 2022. нове резултате експеримента. Аутори су желели да проуче природу неутрина.
ЦУОРЕ тим ради у лабораторији ИНФН ГранСасо, који је од спољашњег света заштићен зидовима и каменом дебљине 1,4 км. Тамо су спровели један од најосетљивијих експеримената на свету за проучавање двоструког бета распада без неутрина.
Резултати рада ЦУОРЕ засновани су на огромномскуп података, он је 10 пута већи од било ког другог сличног експеримента. До сада, тим није био у могућности да посматра двоструки бета распад без неутрина, упркос ултра-осетљивој опреми. Уместо тога, истраживачи су открили да се у просеку јавља у једном атому телура не више од једном у 22 трилиона трилиона година. Ова информација је веома важна за нова открића у физици елементарних честица.
„Током таквих експеримената, митежимо једном циљу - да разумемо како је настала материја “, рекао је Карло Бучи, истраживач у Националној лабораторији ИНФН Гран Сассо (ЛНГС). Према Рогеру Хуангу, постдокторском сараднику у Националној лабораторији Лоренс Беркли из Одељења за енергетику, научници траже процес који нарушава симетрију природе.
„Ако видимо двоструки бета распад без неутрина,то ће постати најређи процес који су људи икада забележили. Његово време полураспада је више од милион милијарди пута старије од универзума“, рекла је Данијел Спелер, ванредни професор на Универзитету Џон Хопкинс и члан ЦУОРЕ одбора за физику.
Према истраживачима, иако су онинису успели да поправе дуго очекивани процес, задовољни су резултатима рада, посебно техничком компонентом. Осетљивост детектора је била невероватно висока: када су се десили јаки земљотреси у Чилеу и Новом Зеланду, истраживачи су видели ову активност на детектору. Према речима Лауре Марини, истраживача са Института Гран Сасо, могли су да посматрају таласе који се разбијају о Јадранско море, 60 км од лабораторије.
Како ће се такви експерименти спроводити у будућности?
На основу ЦУОРЕ-а, они ће креирати следећу генерацију експеримената. Наследник ЦУОРЕ-а је КУПИД. Већ се развија и очекује се да ће бити 10 пута осетљивији од ЦУОРЕ-а.
Опширније:
После десет година рада, научници су довели у питање стандардни модел физике
МИТ ствара стационарни топлотни мотор који надмашује турбине
Стартуп је створио мале роботе који раде у људском мозгу