Standartinis dalelių fizikos modelis buvo pagrindinė priemonė paaiškinti, kas yra pagrindiniai materijos elementai ir kaip jie sąveikauja dešimtmečius. Pirmą kartą pasiūlytas aštuntajame dešimtmetyje, modelis teigia, kad kiekviena sukurta dalelė turi antidalelę. Dėl šio modelio išliekanti paslaptis, kodėl Visata gali egzistuoti, jei ją teoriškai sudaro lygios materijos ir antimaterijos dalys.
Šis regimasis skirtumas, žinomas kaip mokesčio už paritetą (CP) pažeidimas, daugelį metų buvo eksperimentuojamas. Tačiau iki šiol nebuvo padaryta jokių galutinų įrodymų dėl šio pažeidimo ar to, kiek visatos gali egzistuoti Visatoje be jos atitikmens. Tačiau dėka naujų išvadų, paskelbtų tarptautinio „Tokai-to-Kamioka“ (T2K) bendradarbiavimo dėka, galime būti vienu žingsniu arčiau supratimo, kodėl šie skirtumai egzistuoja.
Pirmą kartą pastebėtas 1964 m., CP pažeidimas rodo, kad tam tikromis sąlygomis krūvio simetrijos ir paritetinės simetrijos (dar žinomos kaip CP-simetrija) įstatymai netaikomi. Šie įstatymai teigia, kad fizika, valdanti dalelę, turėtų būti tokia pati, jei ji būtų keičiama su jos dalele, o jos erdvinės koordinatės būtų apverstos. Iš šio pastebėjimo išryškėjo viena didžiausių kosmologinių paslapčių.
Jei materiją ir antimateriją reglamentuojantys įstatymai yra tie patys, kodėl tada Visatoje vyrauja materija? Jei materija ir antimedžiaga iš esmės skiriasi, kaip tai suderinama su mūsų simetrijos samprata? Atsakyti į šiuos klausimus svarbu ne tik kalbant apie vyraujančias mūsų kosmologines teorijas, bet ir jie yra svarbūs norint suprasti, kaip veikia silpnos sąveikos, valdančios daleles.
Tarptautinis T2K bendradarbiavimas, įkurtas 2011 m. Birželio mėn., Yra pirmasis pasaulyje eksperimentas, skirtas atsakyti į šią paslaptį tiriant neutrinos ir antineutrino virpesius. Eksperimentas prasideda didelio intensyvumo muonų neutrinų (arba muonų anti-neutrinų) pluoštais, generuojamais Japonijos protonų greitintuvo tyrimų komplekse (J-PARC), kurie vėliau šaunami į Super-Kamiokande detektorių, esantį 295 km atstumu.
Šiuo metu šis detektorius yra vienas didžiausių ir moderniausių pasaulyje, skirtas saulės ir atmosferos neutrinų aptikimui ir tyrimui. Neutrinams keliaujant tarp dviejų įrenginių, jie keičia „skonį“ - pereidami iš elektroninių neutronų ar anti-neutrinų į elektronų neutrinus ar anti-neutrinus. Stebint šias neutrino ir anti-neutrino spindulius, eksperimente stebimi skirtingi virpesių greičiai.
Šis svyravimo skirtumas parodytų, kad tarp dalelių ir antidalelių yra pusiausvyros sutrikimas, ir tokiu būdu pirmą kartą būtų pateikti pirmieji galutiniai CP pažeidimo įrodymai. Tai taip pat parodytų, kad yra ne tik standartinio modelio fizika, kurią mokslininkai dar turi išbandyti. Praėjusių metų balandį buvo išleistas pirmasis „T2K“ parengtas duomenų rinkinys, kuris davė keletą pasakojančių rezultatų.
Kaip neseniai paskelbtame pranešime spaudai sakė Markas Hartzas, „T2K“ bendradarbis ir „Kavli“ IPMU projekto docentas,
„Nors duomenų rinkiniai vis dar yra per maži, kad būtų galima padaryti įtikinamą pareiškimą, mes pastebėjome silpną pirmenybę dideliam KP pažeidimui ir džiaugiamės, kad galime toliau rinkti duomenis ir atlikti jautresnę CP pažeidimo paiešką“.
Šie rezultatai, neseniai paskelbti žurnale Fizinės apžvalgos raštai, apima visus duomenis nuo 2010 m. sausio mėn. iki 2016 m. gegužės mėn. Iš viso šie duomenys sudarė 7 482 x 1020 protonai (veikiant neutrino režimu), kurie sukėlė 32 elektronų neutrino ir 135 mylių neutrino įvykius, o 7.471 × 1020 protonai (veikiant antineutrino režimu), kurie sukėlė 4 elektronų anti-neutrino ir 66 mylių neutrinos įvykius.
Kitaip tariant, pirmoji duomenų partija pateikė kai kuriuos įrodymus dėl KP pažeidimo, o pasikliovimo intervalas yra 90%. Tačiau tai tik pradžia, ir tikimasi, kad eksperimentas vyks dar dešimt metų, kol jis įvyks. „Jei mums pasiseks ir CP pažeidimo poveikis yra didelis, iki 2026 m. Galime tikėtis 3 sigma įrodymų arba apie 99,7% patikimumo lygio“, - sakė Hartzas.
Jei eksperimentas pasirodys esąs sėkmingas, fizikai pagaliau galės atsakyti, kaip yra taip, kad ankstyvoji visata nenaikino savęs. Tai taip pat greičiausiai padės atskleisti Visatos aspektus, į kuriuos dalelių fizikai nori patekti! Tikėtina, kad čia bus rasti atsakymai į giliausias Visatos paslaptis, pavyzdžiui, kaip visos jos pagrindinės jėgos dera tarpusavyje.
