Vědci jsou blízko vyřešení toho, jak mohla hmota ve vesmíru převládnout nad antihmotou

„Když částicoví fyzici vyrobí nové částice v urychlovačích, vždy zjistí, že vytvářejí páry částic a antičástic: pro každý záporný elektron je pozitivně nabitý pozitron (protějšek elektronové antihmoty),“ uvedl profesor Lee Thompson z Univerzity v Sheffieldu.

Proč tedy není vesmír z 50 % antihmotou? Když částice hmoty splní svůj úkol, protičástice zmizí jako záblesk energie. Během prvních zlomků sekundy Velkého třesku se horký hustý vesmír pohyboval a páry částic do sebe narážely. Bez nějakého neznámého mechanismu by proto vesmír neměl obsahovat nic jiného než zbylou energii. Co se tedy stalo, že se rovnováha naklonila ve prospěch hmoty?

Odpověď hledá experiment skupiny T2K (Tokai pro Kamioku), kterou tvoří mnoho vědců z různých univerzit. T2K sídlí v observatoři neutrinů Super-Kamiokande v podzemí v oblasti Kamioka v japonské Hidě. Vědci použili detektor zařízení k pozorování neutrinů a jejich protějšků antihmoty, antineutrinů, generovaných v 295 km vzdáleném výzkumném komplexu japonského protonového akcelerátoru (J-Parc) v Tokai. 

Související

Petr Sýkora

První mezihvězdný návštěvník naší sluneční…

Martin Pokorný

Pohyb hvězdy kolem superhmotné černé díry dal za…

Během své cesty částice a antičástice kmitá mezi různými fyzikálními vlastnostmi. Nalezení asymetrie ve fyzikálních vlastnostech neutrinů a antineutrinů nám pomůže pochopit, proč hmota převládá nad antihmotou. Asymetrie se nazývá konjugace náboje a obrácení parity (CP). Je to jedna ze tří nezbytných podmínek navržených roku 1967 ruským fyzikem Andrejem Sacharovem, které musí fungovat, aby se hmota a antihmota vytvářela různým tempem. Analýzou dat devět let trvajícího výzkumu zjistili vědci nesoulad v kmitání neutrina a antineutrina.

Výsledek dosáhl úrovně statistické významnosti zvané tři sigma, což je dost vysoké číslo, aby naznačovalo, že zde dochází k porušení CP. Porušování CP u kvarků bylo experimentálně prokázáno, ale nebylo nikdy pozorováno u neutrinů. Porušení symetrie CP je jednou ze (Sacharovových) podmínek pro existenci vesmíru ovládaného hmotou, ale kvarkem řízený efekt je příliš malý k vysvětlení toho, proč je náš vesmír naplněn hlavně hmotou.

Objevení porušení CP neutrinů by bylo velkým krokem vpřed v pochopení toho, jak vznikl vesmír. Odpověď může přinést neutrinový experiment příští generace DUNE, který se v současné době staví v dole v americké Jižní Dakotě. Bude obsahovat 70 000 tun kapalného argonu zakopaného jednu míli pod zemí. Poslouží k odhalení a měření porušení CP s vysokou přesností. Tak bychom mohli objevit model, jak se vesmír vyvíjel od začátku do dnešního vesmíru ovládaného hmotou.

Fotogalerie

 

1

fotografie