Дълбоко под планината в Италия, в най-студения кубичен метър на известната вселена, учените търсят доказателства, че призрачните частици, наречени неутрино, действат като своите двойници от антиматерия.
Това, което търсят изследователите, би могло да обясни дисбаланса на материята и антиматерията във Вселената. Но досега остават с празни ръце.
Последните резултати от първите два месеца на експеримента CUORE (Криогенна подземна обсерватория за редки събития - Cryogenic Underground Observatory for Rare Events - абревиатурата означава "сърце" на италиански) в Гран Сасо, Италия, не показват намек за процес, доказващ че частиците неутрино, които се генерират от космическите лъчи, представляват своите собствени антиматерийни партньори, съобщава Live Science.
Това означава, че ако процесът се случва, това ще е толкова рядко, колкото приблизително един път на всеки 10 септилиона (1025) години.
Крайната цел на този експеримент е да се реши една от най-големите загадки на Вселената, според която не би трябвало да съществуваме. Според теорията на Големият взрив една малка сингулярност се раздува над 13,8 милиарда или повече години, за да формира Вселената, но в тази вселена би търябвало да има 50% материя и 50% антиматерия.
Когато материята и антиматерията се срещнат, те се унищожават (анихилират) и се превръщат в нищо.
Но тогава съществува всичко това, което виждаме днес? Нашата вселена се състои предимно от материя, а учените се опиват да открият какво се е случило с цялата тази антиматерия.
И точно тук се намесва неутриното.
Какво представлява неутрино?
Неутриното са малки елементарни частици, практически без маса. Всяка от тях е много по-лека от електрона, но те са едни от най-разпространените частици във Вселената.
Като призраци, те могат да преминават през хора и стени, без никой да ги забележи. Повечето елементарни частици имат партньор от антиматерия, наречен античастица, която има същата маса като партньора си от нормалната материя, но обратен заряд.
Но частиците неутрино имат едва забележима маса и са с неутрален заряд. Затова физиците предполагат, че те биха могли да представляват собствените си античастици. Когато дадена частица действа като своята античастица, тя се нарича Майорана частица.
"Съвременните теории не се произнасят дали неутриното са от типа Майорана. И това е много интересно нещо, което се опитваме да разберем, защото вече знаем, че липсва нещо от в познанията ни за неутриното", коментира теоретичният физик Сабине Хосенфелдер (Sabine Hossenfelder), сътрудник във Франкфуртския институт за напреднали изследвания в Германия.
Ако частиците неутрино са Майорана, тогава те ще могат да преминават между материя и антиматерия. Ако повечето от частиците неутрино са се трансформирали в обикновена материя в началото на Вселената, това може да обясни защо материята превъзхожда антиматерията днес - и защо съществуваме, казват изследователите.
Изследовател работи с криостата. Снимка: CUORE Collaboration
Експериментът CUORE
Изучаването на неутрино в обикновена лаборатория е трудно, защото тези частици рядко взаимодействат с друга материя и са изключително трудни за откриване - милиарди преминават през нас всяка минута, без да усетим нищо. Също така е трудно да ги разграничим от други източници на радиация. Ето защо физиците трябва да слязат под земята - почти на 1.6 километра под повърхността на Земята - където гигантска стоманена сфера обвива детектор на неутрино, управляван от Италианския национален институт за ядрена физика, Националната лаборатория "Гран Сасо".
В тази лаборатория е разположен експериментът CUORE, който търси доказателства за процес, наречен безнеутринен двоен бета разпад - друг начин да се каже, че частиците неутрино действат като своите собствени античастици. При нормален процес на двоен бета разпад ядрото се разпада и излъчва два електрона и две антинеутрино. Но този безнеутринен двоен бета разпад може да не излъчва никакви антинеутрино, защото тези антинеутрино могат да служат като свои античастици и да се анихилират.
Файнманови диаграми на нормален процес на двоен бета разпад (вляво) и същият процес, ако неутриното е собствената си античастица. Източник: warwick.ac.uk
В опита си да „видят” този процес, физиците наблюдават излъчената енергия (под формата на топлина) по време на радиоактивното разпадане на изотоп на телур. Ако се появи безнеутринен двоен бета разпад, ще има връх при определено енергийно ниво.
За да открият и измерят точно тази топлинна енергия, изследователите изработват най-студения кубичен метър в известната Вселена.
Сравняват го с огромен термометър с почти 1000 кристала телуров диоксид (TeO2), работещ при 10 миликелвина (mK), което е минус 273,14 градуса по Целзий (абсолютна нула е 273,15 градуса по Целзий). Тъй като радиоактивните телурови атоми се разпадат, тези детектори търсят енергийния пик. Колаборацията CUORE, която е екип от 200 учени, инженери и техници, обяви първите си резултати. Техният нов доклад, публикуван в списанието Physical Review Letters, показва, че експериментът не е показал никакво безнеутринно двойно бета разпадане след два месеца. Въпреки това, те заявиха, че планират да продължат експеримента за още пет години, за да съберат повече данни - необходимо е време, за да бъде окончателно изключен (или да се намери) безнеутринен двоен бета разпад.
"Наблюдението, че частиците неутрино представляват и своите античастици, ще бъде значително откритие и ще изисква от нас да пренапишем общоприетия Стандартен модел на физиката на елементарните частици.Това ще ни каже, че има нов и различен механизъм, заради който материята да има маса", обяснява за Live Science изследователят Карстен Хийгър (Karsten Heeger), професор в Университета в Йейл.
И дори ако CUORE не може окончателно да покаже, че неутриното е собствената си античастица, технологията, използвана в изследването, може да се използва и за други цели, коментира Линдли Уинслоу (Lindley Winslow), от Масачузетския технологичен институт и част от екипа на CUORE.
"Технологията, която охлажда CUORE до 10 mK, е същата, която се използва за охлаждане на свръхпроводящи вериги за квантово изчисляване. Следващото поколение квантови компютри може да бъде в криостат (устройство, което поддържа температурата изключително студена) по технологията на CUORE", отбеляза Уинслоу.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари