Nötrinolar hem madde hem de antimadde olabilir mi? Fizikçiler hala bunu bilmiyorlar, bu yüzden
Neden bu deneylere ihtiyacımız var?
Astrofizikçilerin gözlemleri Evren'inneredeyse tamamen maddeden oluşuyor, ancak neredeyse hiç antimadde görmüyoruz. Laboratuvar ve çarpıştırıcı deneyleri, hem maddeyi hem de antimaddeyi eşit parçalarda yaratmanın mümkün olduğunu gösteriyor.
Big Bang teorisinin amacı dengesizliği açıklamaktır.kozmik madde. Buna göre, nötrinolar olmadan çift beta bozunması adı verilen ultra nadir bir nükleer süreç sırasında, "küçük bir patlama" ile antimadde olmadan madde üretilebilir.
Şimdi CUORE grubu Nature dergisinde yayınladıtellür izotoplarını kullanarak bu tür çürümeleri nasıl aradığına dair makale. Çürüme tespit edilemedi, ancak mühendisler çok düşük sıcaklık koşullarını koruyabildiler ve aynı zamanda cihazlar çok hassastı: bu, -273.149'a yakın kriyojenik sıcaklıklarda bir tondan fazla deney ekipmanının kararlı çalışmasını gerektiriyordu.
Yazarlar ne okudu?
Araştırmanın amacı bir nötrino parçacığıydı.Bu parçacıklar her yerdedir. Bir insan bu cümleyi okurken bir parmağının arasından sonsuz sayıda nötrino geçer. Nötrinolar elektromanyetizma veya güçlü nükleer kuvvetler kullanılarak tespit edilemez. Bu nedenle parçacıklar doğrudan insanın içinden, hatta Dünya'nın içinden geçebilir.
Çok sayıda nötrino var, ancak bunların incelenmesi zordur. Fizikçiler araştırmalarının başında bu parçacıkların kütlesinin olmadığına inanıyorlardı. Daha sonra önemsiz de olsa bir kitlenin olduğu ortaya çıktı.
Ancak bilim insanları hâlâ bir soruyu yanıtlayamadı:Bir nötrino hem madde hem de antimadde olabilir mi? Her parçacığın bir antiparçacığı, yani aynı parçacıklar vardır ve yalnızca antimaddeden oluşur. Örneğin, elektronların antielektronları veya pozitronları vardır, kuarkların antikuarkları vardır ve nötronlar ve protonların antinötronları ve antiprotonları vardır. Ancak nötrinolar için böyle bir antiparçacık bulunamadı.
Nötrinolar nasıl incelenir?
Nötrinoların varsayımsal bir antinötrinoya sahip olup olmadığını anlamak için, olası bir tür radyoaktif bozunmayı yeniden üretmeye çalışmak gerekir, buna nötrinosuz çift beta bozunması denir.
Beta bozunmasının kendisi, bazı atomlarda yaygın bir bozunma şeklidir ve bir atomun çekirdeğinde bulunan bir nötronu bir protona dönüştürebilir.
Çift beta bozunumu hakkında konuşursak, o zaman budaha nadir görülen bir olay. Bu durumda bir nötron değil iki nötron çalışır. Bu işlem sırasında iki elektron ve iki antinötrino yayarlar. Bu yüzden fizikçiler nötrino olmadan çift beta bozunmasını denemek ve onun antiparçacığı olup olmadığını görmek istiyorlar.
Deney nasıldı?
CUORE grubundan araştırmacılar, Nisan 2022'nin başlarında deneyden elde edilen yeni sonuçları açıkladı. Yazarlar nötrinonun doğasını incelemek istediler.
CUORE ekibi INFN Gran laboratuvarında çalışıyorDış dünyadan 1,4 km kalınlığında duvarlar ve taşlarla korunan Sasso. Orada, nötrinolar olmadan çift beta bozunumunu incelemek için dünyadaki en hassas deneylerden birini gerçekleştirdiler.
CUORE'un çalışmalarının sonuçları, büyük birveri seti, diğer benzer deneylerden 10 kat daha büyüktür. Şimdiye kadar, ekip, ultra hassas ekipmana rağmen, nötrinolar olmadan çift beta bozunmasını gözlemleyemedi. Bunun yerine, araştırmacılar, ortalama olarak, her 22 trilyon trilyon yılda bir defadan fazla olmayan tek bir tellür atomunda meydana geldiğini buldular. Bu bilgi, temel parçacık fiziğindeki yeni keşifler için çok önemlidir.
"Bu tür deneyler sırasında,INFN Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı'nda (LNGS) bir araştırmacı olan Carlo Bucci, "maddenin nasıl oluştuğunu anlamak için bir hedef izliyoruz" dedi. Energy'nin Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda doktora sonrası araştırmacı olan Roger Huang'a göre, bilim adamları doğanın simetrisini kıran bir süreç arıyorlar.
"Nötrinolar olmadan çift beta bozunumu görürsek,insanların kaydettiği en nadir süreç olacak. Johns Hopkins Üniversitesi'nde doçent ve CUORE Fizik Konseyi üyesi Danielle Speller, "Yarı ömrü evrenin yaşının bir milyon milyar katından fazladır" dedi.
Araştırmacılara göre, her ne kadaruzun zamandır beklenen süreci düzeltemediler, işin sonuçlarından, özellikle teknik bileşenden memnunlar. Dedektörün hassasiyeti inanılmaz derecede yüksekti: Şili ve Yeni Zelanda'da güçlü depremler meydana geldiğinde, araştırmacılar dedektörde bu aktiviteyi gördüler. Gran Sasso Enstitüsü'nde araştırmacı olan Laura Marini'ye göre, laboratuvardan 60 km uzaklıktaki dalgaların Adriyatik Denizi'ne çarpmasını izleyebildiler.
Gelecekte bu tür deneyler nasıl yapılacak?
CUORE'a dayanarak, yeni nesil deneyler yaratacaklar. CUORE'un halefi CUPID'dir. Halihazırda geliştirilmekte ve CUORE'dan 10 kat daha hassas olması beklenmektedir.
Daha fazla oku:
On yıllık bir çalışmanın ardından bilim adamları standart fizik modelini sorguladılar.
MIT, türbinlerden daha iyi performans gösteren sabit bir ısı motoru yaratıyor
Startup, insan beyninde çalışan küçük robotlar yarattı