Нейтрино подсказали, почему вокруг так мало антивещества

Крошечные частицы могут указывать на ранние вселенские процессы, которые благоприятствовали тому, что материя одержала верх над антивеществом.
Нейтрино подсказали, почему вокруг так мало антивещества

Zoltan Tasi / Unsplash

Нейтрино могут вести себя не так, как их эквиваленты антиматерии, что может помочь понять, почему вселенная состоит в основном из материи, тогда как антивещество встречается крайне редко.

В новорожденном космосе вещество и антиматерия существовали в равных пропорциях. Но, поскольку частицы материи и антивещества аннигилируют друг с другом, это должно было привести к тому, что космос был бы заполнен только энергией.

Чтобы вселенная сформировалась в том виде, в котором мы ее знаем, что-то должно было изменить баланс материи и антивещества. Нейтрино являются ключом к разгадке того, как материя одержала верх.

Каждая известная частица материи имеет зеркальное отображение антиматерии с противоположным электрическим зарядом. Например, аналогом антивещества электрона является позитрон. Как правило, вещество и антивещество ведут себя одинаково, за исключением их противоположных зарядов. Но иногда их поведение может расходиться. Этот эффект известен как нарушение CP-симметрии. Теории предполагают, что если сегодня нейтрино нарушают СР-симметрию, то при рождении вселенной могли существовать дополнительные нарушения СР-симметрии, что объясняло бы, почему в ней начала преобладать материя.

Чтобы проверить нарушение СР-симметрии нейтрино, исследователи отправили пучки, состоящие из нейтрино или антинейтрино, по почти 300-километровому пути через Японию в подземный детектор обсерватории Камиока в Хиде. Тому была веская причина: во время путешествия нейтрино могли превратиться в один из трех типов частиц — электронные нейтрино, мюонные нейтрино и тау-нейтрино. То же самое касается антинейтрино.

Пучки изначально состоят из мюонных нейтрино или мюонных антинейтрино. Исследователи подсчитали, как часто частицы превращаются в электронные нейтрино или электронные антинейтрино. Полученные данные, которые собирались 10 лет, показывают, что нейтрино изменялись чаще, чем ожидалось, в то время как антинейтрино делали это реже, что является признаком нарушения СР-симметрии.

По словам физика Джонатана Линка из Политехнического института Вирджинии в Блэксбурге, «медленное накопление» доказательств нарушения СР-симметрии в нейтрино продолжается.