Dziļi zem kalna Itālijā, zināmā Visuma aukstākajā kubikmetrā, zinātnieki meklē pierādījumus, ka spokainas daļiņas, ko sauc par neitrīniem, darbojas kā viņu pašu antimatērijas partneri. Tas, ko šie pētnieki atrada, varētu izskaidrot matērijas un antimateriāla nelīdzsvarotību Visumā.
Līdz šim viņi ir nākuši klajā ar tukšām rokām.
Jaunākie CUORE (Kriogēnās pazemes novērošanas centra reto notikumu) eksperimenta pirmajos divos mēnešos Gran Sasso, Itālijā, rezultāti neliecina par procesu, kurā tiek pierādīts, ka neitrīni, kurus rada kosmiskais starojums, ir viņu pašu antimatērijas partneri. Tas nozīmē, ja process notiek, tas notiek tik reti, ka tas notiek aptuveni reizi 10 septiņos (10 ^ 25) gados.
Šī eksperimenta galvenais mērķis ir atrisināt vienu no Visuma visizturīgākajām mīklām, un tas, kas liek domāt, ka mums šeit pat nevajadzētu atrasties. Šī mīkla pastāv tāpēc, ka teorētiskajam Lielajam sprādzienam - kurā, domājams, niecīgā singularitāte ir piepūsts vairāk nekā 13,8 miljardu gadu laikā, lai veidotu Visumu - vajadzēja rasties Visumam ar 50 procentiem vielas un 50 procentiem antimateriāla.
Kad matērija un antimateriāls satiekas, tie iznīcina un padara viens otru neeksistējošu.
Bet tas nav tas, ko mēs šodien redzam. Tā vietā mūsu Visums lielākoties ir matērija, un zinātnieki cenšas atklāt, kas notika ar visu antimateriālu.
Tajā nonāk neitrīni.
Kas ir neitrīni?
Neitrīni ir sīkas elementāras daļiņas, kurām praktiski nav masas. Katrs no tiem ir mazāks par atomu, taču tās ir dažas no dabā visbagātākajām daļiņām. Tāpat kā spoki, tie var iziet cauri cilvēkiem un sienām, nepamanot nevienu (pat neitrīnus).
Lielākajai daļai elementāro daļiņu ir nepāra antimateriāla ekvivalents, saukts par antidaļiņu, kam ir tāda pati masa kā tā normālas vielas partnerim, bet pretējs lādiņš. Bet neitrīni paši par sevi ir nedaudz nepāra, jo tiem gandrīz nav svara un tie ir bez maksas. Tātad fiziķi ir pieļāvuši, ka tās varētu būt viņu pašu daļiņas.
Kad daļiņa darbojas kā sava pretdaļiņa, to sauc par Majorana daļiņu.
"Teorijas, kuras mums šobrīd ir, vienkārši nepasaka, vai neitrīni ir tāda veida Majorana. Un tā ir ļoti interesanta lieta, ko meklēt, jo mēs jau zinām, ka mums kaut kas pietrūkst no neitrīniem," saka teorētiskais fiziķis Sabīne. Hossenfelder, Frankfurtes progresīvo studiju institūta biedrs Vācijā, pastāstīja Live Science. Hossenfelders, kurš neietilpst CUORE, atsaucas uz dīvaini neizskaidrojamajām neitrīno īpašībām.
Ja neitrīni ir majorani, tad viņi varētu pāriet no matērijas uz antimateriālu. Ja pētnieki teica, ka lielākā daļa neitrīnu, kas Visuma pirmsākumos tika iedalīti parastajā matērijā, tas varētu izskaidrot, kāpēc matērija šodien pārsniedz antimatēriju - un kāpēc mēs eksistē.
CUORE eksperiments
Neitrīnu izpēte tipiskā laboratorijā ir sarežģīta, jo tie reti mijiedarbojas ar citām vielām un ir ārkārtīgi grūti nosakāmi - katru minūti caur jums nepamanīti iet caur miljardiem. Viņus ir grūti pateikt, izņemot citus starojuma avotus. Tāpēc fiziķiem vajadzēja doties pazemē - gandrīz jūdzes (1,6 kilometrus) zem Zemes virsmas - kur milzu tērauda lode apņem neitrīno detektoru, ko vada Itālijas Nacionālais kodolfizikas institūts Granaso Nacionālā laboratorija.
Šī laboratorija ir CUORE eksperimenta mājvieta, kurā tiek meklēti pierādījumi par procesu, ko sauc par neitrīno divkāršo beta-sabrukšanu - vēl viens veids, kā pateikt, ka neitrīni darbojas kā viņu pašu daļiņas. Parastā divkāršās beta beta sadalīšanās procesā kodols sabrūk un izstaro divus elektronus un divus antineutrinos. Tomēr neitrīno divkāršā beta beta sabrukšana neizdalīs nevienu antineutrīnu, jo šie antineutrīni varētu kalpot kā savas pretdaļiņas un iznīcinātu viens otru.
Mēģinot "redzēt" šo procesu, fiziķi vēroja enerģiju, ko izstaro (siltuma veidā) telūra izotopa radioaktīvās sabrukšanas laikā. Ja notiktu neitrīno divkāršās beta beta sadalīšanās, noteiktā enerģijas līmenī būtu maksimums.
Lai precīzi noteiktu un izmērītu šo siltuma enerģiju, pētnieki izstrādāja aukstāko kubikmetru zināmajā Visumā. Viņi to salīdzina ar milzīgu termometru ar gandrīz 1000 telūrija dioksīda (TeO2) kristāliem, kas darbojas ar 10 mili kelviniem (mK), kas ir mīnus 459,652 grādi pēc Fārenheita (mīnus 273,14 grādi pēc Celsija).
Radioaktīvā telūra atomiem sadaloties, šie detektori meklē šo enerģijas maksimumu.
"Novērojums, ka neitrīni ir viņu pašu daļiņas, būtu nozīmīgs atklājums un prasītu mums pārrakstīt vispārpieņemto daļiņu fizikas standarta modeli. Tas mums pateiktu, ka ir jauns un atšķirīgs mehānisms, kā matērijai ir masa," saka pētnieks Karstens. Jēleles universitātes profesors Hegers stāstīja Live Science.
Un, pat ja CUORE nevar galīgi parādīt, ka neitrīno ir tā paša daļiņa, pētījumā izmantotajai tehnoloģijai var būt citi pielietojumi, sacīja Lindlijs Vinslovs, Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta fizikas docents un CUORE komandas loceklis.
"Tehnoloģija, kas atdzesē CUORE līdz 10 mK, ir tā pati, kas tiek izmantota kvantu skaitļošanas supervadošo ķēžu atdzesēšanai. Nākamās paaudzes kvantu datori var dzīvot CUORE stila kriostatā. Jūs varētu mūs saukt par agrīnajiem ieviesējiem," Lives stāstīja Lives. Zinātne.
