Физики объяснили, почему во Вселенной преобладает материя

Британские физики, работающие в крупном международном эксперименте T2K, проводимом в обсерватории Камиока в Японии, обнаружили признаки нарушения так называемой СР-симметрии, что позволяет объяснить преобладание вещества над антивеществом во Вселенной.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature, передает РИА Новости.

В соответствии с теорией Большого взрыва, в момент образования Вселенной должно было образоваться равное количество вещества и антивещества. Но Вселенная материальна, то есть состоит почти исключительно из вещества. Один из величайших вопросов физики — что случилось с антивеществом и почему мы его не видим.

Одна из гипотез, объясняющая асимметрию между веществом и антивеществом, основывается на существовании так называемой CP-инвариантности — неодинаковости законов физики для частиц и античастиц.

Чтобы доказать наличие CP-инвариантности, или, другими словами, нарушение СР-симметрии, нужно в одном эксперименте наблюдать частицы и связанные с ними античастицы — например, нейтрино и антинейтрино. Для таких экспериментов в районе Камиока в Японии, в бывшей горной шахте под землей была построена обсерватория, представляющая собой водный детектор нейтрино.

Нейтрино — одна из фундаментальных частиц малой энергии, которая чрезвычайно слабо взаимодействует с веществом. Поэтому практически все материальны тела, включая звезды и планеты, прозрачны для нейтрино. Но физики научились их обнаруживать в процессах взаимодействия с мишенями. Ежесекундно триллионы этих мельчайших частиц, образующихся на Солнце и других звездах, пронизывают каждый сантиметр земной поверхности и всего, что находится на ней.

Нейтрино бывают трех видов — электронное, мюонное и тау-нейтрино, и у каждого вида есть свой связанный антинейтрино. Различные виды нейтрино могут преобразовываться друг в друга — это так называемые нейтринные осцилляции.

В эксперименте T2K (Tokai to Kamioka), проводимом в обсерватории Камиока, физики наблюдают эти осцилляции. Интенсивный пучок мюонных нейтрино производится на установке J-PARC Японского исследовательского комплекса по протонным ускорителям в районе Токай на восточном побережье Японии и, пройдя 295 километров, регистрируется в обсерватории Камиока. Сравнение содержаний различных видов нейтрино между ближним и дальним детекторами позволяет измерить вероятность происходящих в пути осцилляций.

При этом физики пытаются уловить различия в количестве осцилляций для нейтрино и антинейтрино. Это должно стать одним из доказательств нарушения СР-симметрии и объяснения существования нашей Вселенной.

Британские физики из Ланкастерского университета в опубликованной работе пишут, что им удалось зафиксировать более половины противоречий в базовых параметрах между нейтрино и антинейтрино.

"Наши данные свидетельствуют о том, что природа склоняется к практически максимальному значению асимметрии для этого процесса, — приводятся в пресс-релизе Ланкастерского университета слова руководителя исследования, доктора Лауры Кормос (Laura Kormos). — Как будто мать-природа сделала эти незначительные, трудные для изучения крошечные частицы движущей силой существования Вселенной".

Физикам впервые удалось настолько ярко увидеть разное поведение нейтрино и антинейтрино.

"Этот захватывающий результат поможет сформировать будущие этапы T2K и эксперименты следующего поколения", — говорит еще один автор исследования, доктор Хелен О'Киф (Helen O'Keeffe).

Подписывайтесь на канал «Хвилі» в Telegram, на канал «Хвилі» в Youtube, страницу «Хвилі» в Facebook, страницу «Хвилі» в Instagram.