gov-civil-vilareal.ptZakaj je vesolje sestavljeno iz snovi in ne antimaterije? Novi eksperiment daje mučen namig.
>Znanstveniki lahko streljajo nevtrine skozi Zemljo naredili dostojen korak k odgovoru na eno najosnovnejših in oteževalnih vprašanj, ki nam jih je postavilo Vesolje: Zakaj je vse narejeno iz snovi in ne iz antimaterije?
Oh, saj poznaš izraz antimaterija . Rezalec znanstvene fantastike, vključno z Zvezdne steze je enako materiji, vendar z nasprotnim električnim nabojem. Tako ima anti-elektron, imenovan pozitron, vse enake lastnosti kot elektron, vendar ima namesto negativnega pozitiven električni naboj. Antiproton je podoben protonu, vendar z negativnim nabojem itd.
prostor med nami starši vodijo
Druga zabavna lastnost antimaterije je, da če vzamete delček in njegove delce ter jih združite, pokajte. Veliki, veliki pok: Pretvarjajo se v čisto energijo. A veliko energije. Če bi spoznal anti-Phil in bi se odločili za ples, bi eksplodirali z enako energijo kot 3.500 jedrskih megatonov .
Antimaterija ni zla, vendar je ne želite združiti z materijo. Zasluge: Phil Plait
In to je problem (poleg uničenja ravea). Vidite, v skladu z zakoni fizike, kot jih razumemo, ko je bilo vesolje zelo mlado - staro le nekaj minut - in ko se je širila, se mu je temperatura dovolj znižala , bi morala ustvariti enake količine snovi in antimaterije.
Če pa bi bilo to res, bi vsak delček spoznal svoj antidelec in ka blam . V vesolju sploh ne bi smelo biti nobene snovi ali antimaterije. Vsi bi jih uničili. In vendar smo tu.
V resnici oba nista bila enaka. Za vsakih milijardo parov snovi/delcev antimaterije je bil en ostanek delca snovi. Ne veliko, vendar dovolj, da bi upoštevali vse galaksije, zvezde, planete, ljudi in skodelice čaja Earl Grey, ki jih vidimo danes, potem ko so bili vsi drugi pari uničeni.
Ampak zakaj? Zakaj asimetrija?
Mora biti, da so naši zakoni simetrije snovi/antimaterije nekako kršeni, da antimaterija ni točno na nek način podobna materiji. Ampak kaj?
Znanstveniki že dolgo iščejo to asimetrijo . Podrobna fizika je zanimiva - na spletnem mestu poskusa DAEδALUS je to fantastična razlaga - vendar ne potrebujete vsega, da bi razumeli naslednji del, kar znanstveniki počnejo, da bi ga našli.
V redu, pojdimo na turo za trenutek. Obstaja še ena vrsta subatomskih delcev, imenovana nevtrino. Ima veliko čudnih lastnosti, na primer, da lahko prehaja skozi veliko normalne snovi, kot da je ni; preprosto ne vpliva veliko na materijo. Majhno malo, a ne veliko. Na voljo so tudi v treh različnih okusih, imenovanih muonski, elektronski in tau nevtrini. Ena vrsta nevtrina se lahko med potovanjem po vesolju spontano spremeni v drugo vrsto.
Tukaj jih omenjam zato, ker ko greste skozi neverjetno zapletene enačbe, ki urejajo nevtrine in njihove ekvivalente antimaterije, najdete namig, da morda ne bodo delovali enako. Morda obstaja asimetrija, zato so znanstveniki koncentrirali svoja prizadevanja.
In tu pridemo do zelo zanimivega dela: Znanstveniki z sodelovanje T2K pravkar napovedano morda so merili to kršitev simetrije pri nevtrinih . Rezultati niso trdni, so pa zelo zanimivi.
Poskus vključuje ustvarjanje žarka muonskih nevtrinov in ga sproži iz japonskega raziskovalnega kompleksa protonskih pospeševalnikov (JPARC) skozi trdno Zemljo, oddaljeno 295 kilometrov do detektorja nevtrinov Super-Kamiokande.
To storijo s pospeševanjem protonov v vzorec ogljika, ki nato izžareva mionske nevtrine v snopu, ki je namenjen Super-Kamiokande. Ko pridejo milisekundo kasneje (!!), bo zelo malo teh nevtrinov zadelo atom v 50.000 tonah vrhunsko čiste vode, shranjenih v rezervoarju in ustvarili muon, še eno vrsto delcev. Večina nevtrinov pa prehaja skozi to območje, zato je za dosego rezultatov potrebnih 20 let udarjanja ogljika s protoni.
Nekateri pa spremenijo okus in postanejo elektron nevtrinov v tem kratkem času, preden pridejo do rezervoarja za vodo. Ko se to zgodi, zadenejo atome v rezervoarju in namesto muona ustvarijo elektron.
Prav tako lahko JPARC ustvari muon proti tudi nevtrini. Enako se zgodi: nekateri v rezervoarju tvorijo mione, nekateri pa se spremenijo v elektronske antineutrine in tvorijo elektrone.
Najti antimaterijo je enostavno, če poznate namige, ki jih morate iskati. Zasluge: Shutterstock / Phil Plait
Če drži simetrija snovi/antimaterije, mora biti razmerje med muoni in elektroni, ki jih tvorijo nevtrini, enako kot pri antineutrinih. Ugotovili pa so, da je razmerje drugačno! Zdi se, da se mionski nevtrini bolj kot njihovi kolegi iz antimaterije spreminjajo v elektronske nevtrine.
Zelo velika, če je res.
Ali zakoni fizike razlikujejo med snovjo in antimaterijo? Ta poskus namiguje, da je odgovor pritrdilen. Problem je, da ni dokončen. Zlati standard je, da imate statistično 99,7% zaupanje v rezultat (imenovan standard s 5 sigmami). Ta rezultat ima majhno število rezultatov, kar daje statistično gotovost 'le' 95% (3 sigme). Je zelo provokativen, vendar ni konkreten in ga še ne moremo imenovati odkritje.
Oh, ampak je takoooo mučno.
V hudičevih enačbah, ki urejajo obnašanje nevtrina, ki se preskuša, je parameter, imenovan delta-CP; če obstaja razlika med snovjo in antimaterijo, je to v tem številu. V teoriji lahko prevzame veliko vrednosti, vendar se zdi, da ta poskus v praksi izključuje približno polovico. To zožuje le, kje morajo znanstveniki v enačbah pogledati, kako se vesolje obnaša, zakaj ima raje snov pred antimaterijo. Potrebno je še veliko dela, vendar se zdi, da ti rezultati vsaj kažejo v smer, ki je večja, kot smo jo imeli prej.
grmenje sliši moj jok
In hej: Na poti razumevanja samo zakaj vesolju je všeč ena vrsta delcev nad drugo, lahko ugotovimo kako narediti eno nad drugo. In kdo ve, kam bomo lahko pogumno odšli?
USS Discovery gre v osnovo, ki jo poganja antimaterija. Kredit: CBS / preko Memory Alpha
