研究人员研究行为电中性粒子被称为也许最终找到了一个困扰物理学家数十年之谜的解决方案。
新结果来自T2K实验在日本可以解释为什么宇宙诞生时并没有形成等量的物质和反物质,这导致了我们仍然可以观察到的严重不平衡今天。
根据所制定的规则粒子物理标准模型和爱因斯坦的广义相对论,大爆炸应该产生等量的物质和反物质。
但因为物质和当它们相遇时互相湮灭,只留下能量,这实际上不可能发生,因为物质和反物质相等意味着不存在宇宙。
物理学家将可观测宇宙中物质和反物质之间的不平衡称为重子不对称性。
这就是中微子发挥作用的地方。也称为“幽灵粒子',中微子非常难以检测,因为它们几乎不与宇宙的其他部分相互作用。这意味着旨在测量它们的实验需要极其灵敏的仪器和整个系统大量的观察时间。
除了,还有它的反物质对应物——反中微子——它们都分为三种类型:电子、μ子和τ子。
2013年,科学家们参与了这T2K项目在日本 找到了第一个证据中微子能够在这些形式之间改变或“振荡”。
T2K 实验涉及来自世界各地的 500 多名科学家,并使用两个相距约 300 公里(186 英里)的地点作为全国范围的实验实验室:日本质子加速器研究中心 (J-Parc)和超级神冈天文台(如上图)。
现在,最新结果来自T2K 的持续实验正在进行中,并且他们展示了 32 μ 中微子变成电子中微子的证据,尽管只有 4 个μ子中微子变成了反电子中微子。
时间该实验背后的团队还不完全了解这里发生了什么,但这就是科学家们一直在寻找的物质和反物质之间的不平衡,并且可以提供违反所谓的行为的证据电荷宇称 (CP) 对称性。
正如丽莎·格罗斯曼(Lisa Grossman)新科学家CP 对称性解释说,如果我们用各自的反粒子替换所有粒子,物理学将基本上保持不变。
这意味着早期宇宙中应该存在相同数量的物质和反物质——我们知道自从我们存在以来就不存在这种情况。因此,任何显示出 CP 对称性偏差的现象(例如 T2K 项目观察到的中微子不平衡)对于解释这种差异都很重要。
“我们知道,为了在宇宙中创造出比反物质更多的物质,你需要一个违反 CP 对称性的过程,”来自美国的物理学家帕特里夏·瓦勒 (Patricia Vahle) 说道。NOvA中微子实验没有参与 T2K 的人告诉格罗斯曼。
在我们太兴奋之前,值得注意的是,到目前为止,T2K 测试仅达到了第二西格玛水平满分六分。
这些级别用于验证和确认粒子物理学的发现,并且直到达到第五级才认为发现已得到证实,因此现在还为时尚早。但初步数据表明,这项新研究与三年前的发现非常吻合。
进一步的反中微子实验计划于明年进行,相关团队计划收集更多数据以帮助证实他们的假设。
即使到那时,我们也无法确切地知道中微子和反中微子如何解释重子不对称问题,但我们会知道我们的研究重点在哪里。