Результаты исследования закладывают фундамент для понимания того, почему после бурного рождения Вселенной материя не аннигилировала полностью, а сохранилась для формирования звезд и жизни, рассказывает 24 Канал со ссылкой на SciTechDaily.
Смотрите также Эксперимент в CERN изменил представление об образовании золота и платины в космосе
Какую роль играют нейтрино в дисбалансе материи?
Физики исходят из теории, что в момент рождения Вселенной материя и антиматерия должны были бы образоваться в равных пропорциях. При таком сценарии они бы полностью уничтожили друг друга при контакте, оставив только энергию. Однако материя каким-то образом уцелела, что привело к появлению планет и живых организмов.
Причину этого космического дисбаланса ученые до сих пор не могут объяснить окончательно, но подозрение падает на нейтрино – крошечные, почти безмассовые частицы, которые способны спонтанно менять свой "аромат" или тип во время путешествия сквозь пространство. Этот процесс известен как нейтринная осцилляция.
Почему это важная работа?
Проблема изучения этих частиц заключается в их слабом взаимодействии с веществом. Научный сотрудник Университета штата Мичиган Джозеф Уолш объясняет, что сквозь тело человека каждую секунду пролетают сотни триллионов солнечных нейтрино, не задевая его. Для их фиксации нужны мощные источники и огромные детекторы. Именно такими являются T2K и NOvA.
Это эксперименты с длинной базой: они генерируют пучок нейтрино и направляют его на два детектора – один расположен рядом с источником, а другой – за сотни километров. Сравнение данных с обеих точек позволяет отследить изменения частиц.
Совместный анализ, опубликован в журнале Nature, стал возможным благодаря тому, что эксперименты работают с различными энергетическими диапазонами и расстояниями, дополняя друг друга. Кендалл Ман, профессор физики и астрономии, отметила, что объединение усилий позволило достичь точности, недоступной для каждого проекта отдельно.
Для чего все это нужно?
Одной из главных целей работы является определение иерархии масс нейтрино. Каждый "аромат" частицы является смесью трех массовых состояний. Существует два варианта: "нормальная" иерархия (два легких состояния и одно тяжелое) или "обратная".
Это напрямую влияет на то, как ведут себя нейтрино и их антиподы – антинейтрино. Если они ведут себя по-разному, это будет свидетельствовать о нарушении зарядовой четности (CP-симметрии). Именно такое нарушение может быть ключом к объяснению доминирования материи над антиматерией.
Объединенные данные, охватывающие восемь лет работы NOvA и десять лет T2K, пока не дают однозначного ответа относительно иерархии масс. Однако результаты указывают на важную деталь: если в будущем подтвердится обратная иерархия, то полученные данные будут свидетельствовать о наличии нарушения CP-симметрии.
Отсутствие такого нарушения лишило бы науку одного из главных объяснений существования Вселенной в нынешнем виде.
Проще говоря: ученые еще не нашли "клад", но благодаря объединению данных они отбросили ложные маршруты и поняли, где именно надо копать дальше.
В проекте приняли участие сотни специалистов: команда NOvA насчитывает более 250 ученых из 49 учреждений, а T2K – более 560 участников из 75 институтов. Представитель T2K Томаш Носек отметил, что эти результаты являются плодом взаимопонимания двух уникальных коллабораций, которые используют различные методы и инструменты для достижения общей научной цели.