Изменение «вкуса» нейтрино может объяснить существование Вселенной

Глубоко в японских горах, внутри современного детектора Супер-Камиокандено и в его лабораториях Фермилаб В Иллинойсе международная группа физиков добивается прогресса в понимании нейтрино, самых загадочных частиц во Вселенной. Сотрудничество между экспериментами Новая звезда в США и T2K в Японии создали самую точную из когда-либо зарегистрированных карт поведения этих частиц, которые могут путешествовать сквозь материю, почти не взаимодействуя с ней.

нейтриночасто называемые «частицами-призраками», окружают нас повсюду. Миллиарды из них проходят через наши тела каждую секунду, исходя от Солнца, ядерных реакторов или далеких космических событий. Несмотря на их обилие, они остаются одной из величайших загадок физики. Понимание их поведения могло бы дать ответы на вопрос, почему после Большого взрыва материя преобладала над антиматерией, а не уравновешивалась, тем самым допуская существование Вселенная – и наш.

Открытие основано на явлении, называемом «нейтральное колебание»: способности нейтрино менять «идентичность» или «аромат». Существует три основных аромата – электронный, мюонный и тауонный – и нейтрино может меняться от одного к другому во время своего путешествия.

Объединив данные двух экспериментов, ученые они смогли проанализировать частоту и условия этих изменений в деталях, никогда ранее не достигавшихся. Новая звезда отправляет луч нейтрино из лаборатории Фермилаб в Иллинойсе на массивный детектор в Миннесоте, а T2K отправляет соответствующий луч из Токая в Супер-Камиоканде, находящийся на расстоянии 295 километров. Обе системы фиксируют, как нейтрино меняют идентичность на своем пути.

Объединение данных позволило исследователям изучить еще более тонкую проблему: разницу между нейтрино и антинейтрино. Если эти две «версии» ведут себя по-разному (нарушение, называемое CP-нарушением), это может объяснить, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии. Небольшая первоначальная асимметрия, возникшая в первые секунды после Большого взрыва, возможно, определила судьбу всего сущего.

«Нейтрино очаровательны, потому что они никогда не остаются прежними“, – прокомментировала она Зоя Валларифизик из Университета штата Огайо, принимавший участие в исследовании. “Каждый раз, когда они двигаются, они меняют свой вкус. Понимая это поведение, мы пытаемся расшифровать сообщение, рассказывающее историю Вселенной.».

Хотя результаты еще не дают однозначного ответа, они являются важным шагом на пути к решению одной из старейших космологических загадок. Последующие эксперименты, такие как ДЮНА в США и Гипер-Камиоканде в Японии они будут использовать еще более мощные нейтринные пучки и большие расстояния, чтобы увидеть, действительно ли существует измеримая разница между нейтрино и антинейтрино.

Этот прогресс открывает новые возможности для понимания происхождения Вселенной и укрепляет идею о том, что поведение самых легких и загадочных частиц может содержать ключи к величайшим загадкам физики.

[source]