Международная группа ученых из Китая, США, Чехии и России провела серию исследований превращений нейтрино, которые позволяют приблизиться к разгадке одной из задач современной физики – почему так мало антиматерии во Вселенной.
«Наши точные измерения закончат описание нейтринных осцилляций и проложат путь к пониманию асимметрии материи и антиматерии во Вселенной», - так сформулировал суть проведенных исследований руководитель проекта И Фан Ван из китайского Института физики высоких энергий.
Нейтрино – это элементарная частица, не несущая электрического заряда и образующаяся в результате ядерных реакций, как искусственных, так и природных – например, во время работы ядерного реактора или на Солнце. Из-за отсутствия заряда нейтрино могут проникать повсюду, сквозь любые препятствия.
Однако у нейтрино тоже есть некое физическое свойство, которое именуется физиками условно «ароматом» (это, конечно, никакой не запах, а способность вступать в определенного сорта взаимодействия). Нейтрино разделяются по «аромату» на три вида - электронные (рождаются в ядерных реакторах), мюонные (при распаде пионов) и тау-нейтрино (возникают при столкновении частиц в ускорителях). Эти виды могут превращаться один в другой, меняя «аромат» (спопбность к взаимодействию, называемому «слабым»), и это превращение называется осцилляцией. По идее, каждому нейтрино во Вселенной должно соответствовать симметричное антинейтрино.
Физики изучали как раз параметры этой осцилляции нейтрино, используя восемь детекторов. Которые должны были улавливать антинейтрино, которые образуются во время функционирования ядерных реакторов электростанций Китая. Первый экспериментальный зал с двумя детекторами находится в 300 метрах от электростанции Дайя-бэй, второй, тоже с двумя детекторами, - в 500 метрах от электростанции Лин Ао, третий зал с четырьмя детекторами расположен в двух километрах от реакторов, на расстоянии, на котором антинейтрино достигают максимальной амплитуды своих "осцилляций". Детекторы тщательно изолированы от космических лучей, и заполнены специальным веществом, которое дает вспышку света, когда в него попадает микрочастица. За 55 дней эксперимента ближние детекторы зафиксировали более 80 тысяч электронных антинейтрино, а дальние - 10,4 тысячи, сообщает РИА Новости.
Для измерения параметров нейтрино физики используют специальный математический аппарат, называемый матрицей Понтекорво-Маки-Накагавы-Сакаты – похожее на таблицу уравнение, в которое можно занести все виды нейтрино со всеми свойствами и переходными состояниями. Переходные состояния физики называют «углами смешивания», значения углов смешивания тета-12, тета-23 физикам были известны, а вот тета-13 представлял собой загадку. Оказалось, что его значение у антинейтрино ненулевое, а это значит, что существует асимметрия между нейтрино и антинейтрино - так называемое CP-нарушение. "Все эффекты, связанные с CP-нарушением, исчезают, если тета-13 равно нулю", - полагает физик из Института перспективных исследования в Принстоне Пол Лангакер.
Именно асимметричное СР-нарушение должно объяснить, почему антиматерия во Вселенной исчезла, а материя сохранилась - ведь сразу после Большого взрыва антиматерия и материя должны были появиться в одинаковом количестве. Эксперимент показывает, что энергетическое наполнение материи и антиматерии оказалось различным.