Giliai po Italijos kalnu, šalčiausio žinomos visatos kubiniame metre, mokslininkai ieško įrodymų, kad vaiduokliškos dalelės, vadinamos neutrinomis, veikia kaip jų pačių antimaterijos partneriai. Tai, ką atrado šie tyrinėtojai, galėtų paaiškinti materijos ir antimaterijos disbalansą Visatoje.
Iki šiol jie atsirado tuščiomis rankomis.
Naujausi pirmųjų dviejų CUORE (kriogeninių požeminių retų įvykių observatorijos), vykusio Gran Sasso mieste, Italijoje, rezultatai neparodo proceso, įrodančio, kad neutrinai, kuriuos sukuria kosminė radiacija, yra jų pačių antimaterijos partneriai. Tai reiškia, kad jei procesas vyksta, tai atsitinka taip retai, kad jis vyksta maždaug kartą per 10 septyniasdešimt (10 ^ 25) metų.
Pagrindinis šio eksperimento tikslas yra išspręsti vieną iš visiškiausių Visatos mįslių ir tą, kuri rodo, kad net neturėtume čia būti. Ši mįslė egzistuoja todėl, kad teorinis didysis sprogimas - kuriame, kaip teigiama, per mažas išskirtinumas perpūtė maždaug 13,8 milijardo metų, kad suformuotų Visatą - turėjo atsirasti visata su 50 procentų materijos ir 50 procentų antimaterijos.
Kai materija ir antimaterija susitinka, jos sunaikinamos ir viena kitai neegzistuoja.
Bet ne tai mes matome šiandien. Mūsų visata dažniausiai yra materija, ir mokslininkai stengiasi išsiaiškinti, kas nutiko visoms antimaterijoms.
Štai kur patenka neutrinai.
Kas yra neutrinai?
Neutrinai yra mažos elementarios dalelės, kurių masė praktiškai nėra. Kiekvienas iš jų yra mažesnis už atomą, tačiau tai yra pačios gausiausios dalelės gamtoje. Kaip vaiduokliai, jie gali praeiti pro žmones ir sienas nepastebėdami nieko (net ir neutrinų).
Dauguma elementariųjų dalelių turi nelyginį antimaterijos atitikmenį, vadinamą antikūnu, kurio masė yra tokia pati kaip jo normaliosios medžiagos partnerio, bet priešingas krūvis. Tačiau neutrinai patys savaime yra šiek tiek keistai, nes jie beveik neturi masės ir yra nemokami. Taigi, fizikai spėjo, kad jie gali būti jų pačių dalelės.
Kai dalelė veikia kaip jos paties dalelė, ji vadinama Majorana dalele.
"Šiuo metu egzistuojančios teorijos paprasčiausiai nenurodo, ar neutrinai yra tojo Majorana tipo. Ar tai yra labai įdomus dalykas, kurio reikia ieškoti, nes mes jau žinome, kad kažko trūksta apie neutrinus", - teigė fizikas Sabine'as. „Hossenfelder“, Vokietijos Frankfurto pažangiųjų studijų instituto bendradarbis, pasakojo „Live Science“. Hossenfelderis, kuris nėra CUORE narys, nurodo keistus nepaaiškinamus neutrinų bruožus.
Jei neutrinai yra majoranai, tada jie galėtų pereiti nuo materijos prie antimaterijos. Jei tyrinėtojai teigė, kad dauguma neutrinų, patekusių į Visatos pradžią, į įprastą materiją, tai galėtų paaiškinti, kodėl materija šiandien viršija antimateriją ir kodėl mes egzistuojame.
CUORE eksperimentas
Studijuoti neutrinus tipinėje laboratorijoje yra sudėtinga, nes jie retai sąveikauja su kitomis medžiagomis ir yra labai sunkiai aptinkami - kiekvieną minutę nepastebėti pro tave praeina milijardai. Taip pat sunku juos atskirti nuo kitų radiacijos šaltinių. Štai kodėl fizikams reikėjo nuvažiuoti po žeme - beveik mylios (1,6 km) žemiau Žemės paviršiaus - ten, kur milžiniška plieno sfera apgaubia neutrinų detektorių, kurį valdo Italijos nacionalinis branduolinės fizikos institutas Gran Sasso nacionalinė laboratorija.
Ši laboratorija yra CUORE eksperimento, kuriame ieškoma proceso, vadinamo neutrininiu dvigubos beta beta irimu, įrodymai - dar vienas būdas pasakyti, kad neutrinai veikia kaip jų pačios dalelės. Įprastame dvigubos beta beta skilimo procese branduolys suyra ir skleidžia du elektronus ir du antineutrinus. Tačiau neutralituotas dvigubas beta beta skilimas neišskiria jokių antineutrinų, nes šie antineutrinai gali tarnauti kaip jų pačios dalelės ir sunaikinti vienas kitą.
Bandydami „pamatyti“ šį procesą, fizikai stebėjo energiją, skleidžiamą (šilumos pavidalu) telūro izotopo radioaktyvaus skilimo metu. Jei įvyktų neutralitinis dvigubos beta beta irimas, tam tikrame energijos lygyje būtų piko.
Norėdami tiksliai nustatyti ir išmatuoti šią šilumos energiją, tyrėjai pagamino šalčiausią kubinį metrą žinomoje visatoje. Jie lygina tai su milžinišku termometru, kuriame yra beveik 1000 telurio dioksido (TeO2) kristalų, veikiančių 10 milikelvinų (mK), tai yra minus 459,652 laipsniai Farenheito (minus 273,14 laipsniai Celsijaus).
Radioaktyviojo telūro atomų skilimo metu šie detektoriai ieško tos energijos piko.
"Pastebėjimas, kad neutrinai yra jų pačių dalelės, būtų reikšmingas atradimas ir pareikalautų, kad mes perrašytume visuotinai priimtą standartinį dalelių fizikos modelį. Tai mums pasakytų, kad egzistuoja naujas ir kitoks mechanizmas, kad materija turėtų masę", - teigė tyrėjas Karstenas. Jeilio universiteto profesorius Heegeris pasakojo „Live Science“.
Ir net jei CUORE negali tiksliai įrodyti, kad neutrinas yra jo paties dalelė, tyrime naudojama technologija gali būti naudojama ir kitais būdais, sakė Lindley Winslow, Masačusetso technologijos instituto fizikos docentas ir CUORE komandos narys.
"Technologija, aušinanti CUORE iki 10 mK, yra ta pati, kuri naudojama atšaldyti superlaidžių kvantinio skaičiavimo grandines. Naujos kartos kvantiniai kompiuteriai gali gyventi CUORE stiliaus kriostatu. Galite mus vadinti ankstyvaisiais pritaikytojais", - „Live“ pasakojo „Winslow“. Mokslas.
