Dezechilibrul dintre cantitatea de materie şi antimaterie din Univers s-ar putea datora neutrinilor

O descoperire recentă a cercetătorilor care studiază comportamentul neutrinilor, particule neutre din punct de vedere electric, ar putea conduce la dezlegarea unui mister care îi preocupă pe fizicieni de zeci de ani.

Noile rezultate din experimentul T2K, aflat în desfăşurare în Japonia, ar putea explica de ce la nașterea Universului nu s-a format o cantitate egală de materie și de antimaterie, ceea ce a condus la dezechilibrul pe care îl putem observa în prezent dintre materie şi antimaterie.

Modelul Standard al fizicii particulelor și teoria relativității generalizate a lui Einstein prevăd că evenimentul Big Bang a generat cantități egale de materie şi antimaterie.

Materia și antimateria se anihilează reciproc atunci când se întâlnesc şi în urma lor rămâne doar o formă de energie. Rezultă că în condiţiile unor cantităţi egale de materie şi antimaterie, Universul nu ar fi existat.

Fizicienii se referă la dezechilibrul dintre cantitatea de materie şi de antimaterie din Universul observabil prin asimetria barionică.

Neutrinii sunt cunoscuţi şi sub numele de „particule fantomă”, deoarece ei sunt incredibil de greu de detectat din cauza faptului că interacţionează foarte slab cu materia din Univers. Acest lucru înseamnă că experimentele concepute pentru a-i detecta şi măsura necesită instrumente incredibil de sensibile și un timp lung de observare.

Neutrinul şi antineutrinul, antiparticula asociată neutrinului, pot fi de trei tipuri: electronic, miuonic şi  tauonic.

În anul 2013, oamenii de știință implicați în proiectul T2K au găsit primele dovezi ale faptului că neutrinii se pot transforma, sau „oscila”, dintr-un tip de neutrin în alt tip de neutrin.

La experimentul T2K din Japonia participă mai mult de 500 de oameni de știință din întreaga lume care utilizează datele obţinute în două laboratoare de cercetare, Japan Proton Accelerator Research Centre (J-Parc) şi Super-Kamiokande Observatory.

Super-Kamiokande Observatory

Cele mai recente rezultate obţinute de cercetătorii implicaţi în experimentul T2K arată că 32 de neutrini miuonici s-au transformat în neutrini electronici, în timp ce doar 4 neutrini miuonici s-au transformat în antineutrini electronici.

Oamenii de ştiinţa încă nu înțeleg pe deplin aceste rezultate, dar toate acestea indică o formă de dezechilibru dintre materie și antimaterie pe care fizicienii o caută de mult timp. Aceasta ar putea fi dovada încălcării a ceea ce este cunoscut sub numele de simetria sarcină-paritate (CP).

Simetria CP prevede că legile fizicii trebuie să rămână la fel dacă înlocuim toate particulele cu antiparticulele lor. Acest lucru implică faptul că în Universul timpuriu a existat o cantitate egală de materie şi de antimaterie, dar noi ştim că acest lucru nu s-a întâmplat din moment ce Universul există în forma actuală.

În consecinţă, orice rezultat care indică o abatere de la simetria CP, cum ar fi dezechilibrul neutrinilor observat recent în experimentul T2K, este important, deoarece ar putea explica discrepanţa dintre materie şi antimaterie.

„Noi știm că o cantitate mai mare de materie decât de antimaterie în Univers presupune existenţa unui proces care încalcă simetria CP”, afirmă fizicianul Patricia Vahle din cadrul Fermilab, NOvA Neutrino Experiment.

Înainte de a ne entuziasma prea tare de recenta descoperire a fizicienilor, trebuie remarcat faptul că în testele T2K de până acum s-a atins un nivel de încredere al rezultatelor de doar „doi-sigma”.

Nivelul de încredere al rezultatelor se calculează pentru verificarea și confirmarea descoperirile din fizica particulelor, iar concluziile unui experiment nu sunt confirmate până când nivelul de încredere nu este de „cinci-sigma”.

Pentru anul viitor sunt programate mai multe experimente suplimentare cu antineutrini, iar echipele de cercetare implicate în acestea doresc să obţină mai multe date pentru confirmarea ipotezei lor.

Sursă: Science Alert