Svemir i istraživanja: „Korak smo bliže“ rešenju najveće misterije kosmosa

Zvezde, galaksije, planete i zapravo sve od čega je sačinjen naš svakodnevni život postoji zahvaljujući kosmičkom kvarku.

Priroda ove čestice, koja je omogućila univerzumom dominira materija, a ne antimaterija, ostaje misterija.

Danas, rezultati eksperimenta sprovedenog u Japanu mogli bi da pomognu naučnicima da reše jednu od najvećih zagonetki nauke.

Zagonetka je kako objasniti razliku u ponašanju čestica materije i antimaterije.

Svet kakav znamo, uključujući predmete sa kojima svakodnevno dolazimo u dodir, sastoji se od materije. Osnova materije su elementarne čestice, kao što su elektroni, kvarkovi i neutrini.

Ali, materija ima i blizanca sa one strane ogledala, a to je antimaterija. Svaka elementarna čestica materije ima odgovarajuću „antičesticu".

Danas u univerzumu ima mnogo više materije nego antimaterije. Ali, nije oduvek bilo tako.

Pretpostavlja se da su u Velikom prasku nastale podjednake količine materije i antimaterije.

„Kada fizičari generišu nove čestice u akceleratorima, uvek se ispostavi da su pritom napravili i njihove blizance - antičestice; na svaki negativno naelektrisani elektron dolazi pozitivno naelektrisani pozitron (antimaterijalni parnjak elektrona)", kaže profesor Li Tompson sa Univerziteta u Šefildu.

„Zašto onda 50 odsto univerzuma nije sačinjeno od antimaterije? To je pitanje koje već dugo muči kosmologe - šta se desilo sa antimaterijom?"

Međutim, kada se čestice materije i antimaterije sretnu, one se „poništavaju", nestajući u bljesku energije.

U prvim delićima sekunde Velikog praska, vreli, gusti Univerzum vrveo je od parova čestica materije i antimaterije koje su se pojavljivale i nestajale. Da tu nije upleo prste još uvek misteriozni mehanizam, Univerzum bi bio ništa više do energija preostala iz tog procesa.

„Bilo bi poprilično dosadno i mi ne bismo bili tu gde jesmo", kaže za BBC profesor Stefan Soldner-Rembold, rukovodilac tima fizičara koji proučavaju čestice pri Univerzitetu u Mančesteru.

Kako je zapravo došlo do ishoda kakav imamo?

Upravo na to pitanje pokušava da odgovori eksperiment T2K, koji se sprovodi u neutrinskoj opservatoriji Super-Kamionande, smeštenoj u podzemnom prostoru u naučnom selu Kamioka u blizini grada Hida u Japanu.

Istraživači koriste detektor za posmatranje neutrina i njihovih antimaterijalnih parnjaka - antineutrina, koji nastaju u japanskom kompleksu protonskog akceleratora pod nazivom J-Park u gradu Tokai. Skraćenica T2K označava rutu Tokai-Kamioka.

Dok putuju planetom Zemljom, čestice i antičestice osciliraju između različitih vrsta elementarnih čestica, koje se nazivaju flejvori (šest vrsta flejvora za kvarkove i šest za leptone).

Fizičari smatraju da pronalaženje ove razlike - ili asimetrije - koje razlikuju neutrine od antineutrina mogu da nam pomognu zašto je materija u ovolikoj meri prevagnula nad antimaterijom. Ova asimetrija poznata je pod nazivom CP promene.

Ovo je jedan od tri neophodna uslova koja moraju biti zadovoljena da bi materija i antimaterija nastajale u nejedanakim proporcijama, primetio je ruski fizičar Andrej Saharov 1967. godine.

Nakon analize podataka prikupljenih tokom devet godina istraživanja, naučnici su pronašli nepodudaranje u načinima na koji osciliraju neutrini i antineutrini.

Nepodudaranje je uočeno poređenjem brojeva oscilacija sa kojima su čestice doputovale u laboratoriju. On je ukazivao na drugačiji flejvorom od onog sa kojim su čestice nastale u akceleratoru.

Zabeleženi rezultati takođe su ukazali na statistički značaj, pod nazivom tri-sigma, što pokazuje da je u ovim česticama došlo do CP promena.

„Dok su CP promene u kvarkovima dobro poznate, ovakve promene nikada nisu uočene kod neutrina", kaže Štefan Soldner-Rembold.

„Kršenje simetrije CP je, prema Saharovu, jedan od uslova za postojanje univerzuma kojim dominira materija, ali je efekat kvarka nažalost premali da bi se time objasnilo zašto je naš Univerzum uglavnom ispunjen materijom.

„Otkrivanje kršenja CP-a u slučaju neutrina bio bi izuzetan korak ka tome da razumemo kako je nastao svemir".

On kaže da teorija pod nazivom leptogeneza povezuje dominaciju materije i kršenje CP-a koji podrazumeva neutrine.

„Ovi modeli leptogeneze predviđaju da je dominacija materije zapravo posledica dešavanja u sektoru neutrina. Ako biste posmatrali kršenje CP-a neutrina, to bi nam pružilo snažnu indikaciju da je model leptogeneze korak ka odgovoru", rekla je prof. Soldner Rembold.

Rezultati T2K „daju snažne nagoveštaje" da efekat kršenja CP-a može biti značajan za neutrine.

To bi značilo da bi eksperiment sa neutrinima nove generacije DUNE, za koji se trenutno gradi prostor u rudniku u Južnoj Dakoti, mogao ponuditi neke odgovore čak i brže nego što se očekuje.

Profesor Soldner Rembold član je naučnog tima DUNE-a i portparol tima naučnih saradnika. Detektor američkog eksperimenta sadrži 70.000 tona tečnog argona zatrpanog pod zemljom, na dubini od jedne milje. Ovaj detektor će biti korišćen za precizno otkrivanje i merenje kršenja CP-a.

Profesor dodaje da je rezultat T2K i dalje „treba da se napravi teorijski model koji bi opisao kako se d ovog efekta na početku, došlo do Univerzuma kakav imamo danas".

Pratite Pola na Tviteru.

Pratite nas na Fejsbuku i Tviteru. Ako imate predlog teme za nas, javite se na [email protected]