In the very early всесвіт, soon after the Big Bang, the ‘питання’ and the ‘antimatter’ both existed in equal amount. However, for the reasons unknown so far, the ‘питання‘ dominates the present всесвіт. The T2K researchers have recently shown occurrence of a possible Charge-Parity violation in neutrino and the corresponding anti-neutrino oscillations. This is a step forward in understanding why питання домінує над всесвіт.
Великий вибух (який стався близько 13.8 мільярдів років тому) та інші пов'язані з ним теорії фізики припускають, що ранні всесвіт була радіація "домінуючим" і "питання"і"антиречовину' існували в рівній кількості.
Але всесвіт that we know today is ‘matter’ dominant. Why? This is one of the most intriguing mysteries of всесвіт. (1).
Команда всесвіт що ми знаємо сьогодні, почалося з рівних кількостей «матерії» та «антиматерії», обидва були створені парами, як того вимагає закон природи, а потім були знищені, неодноразово створюючи випромінювання, відоме як «космічне фонове випромінювання». Протягом приблизно 100 мікросекунд після Великого вибуху матерія (частинки) якимось чином почала перевищувати кількість античастинок, скажімо, одна на кожен мільярд, і за лічені секунди вся антиматерія була знищена, залишивши лише матерію.
Який процес чи механізм створив би таку різницю чи асиметрію між речовиною та антиматерією?
In 1967, the Russian theoretical physicist Andrei Sakharov postulated three conditions necessary for an imbalance (or production of matter and antimatter at different rates) to occur in the всесвіт. First Sakharov condition is the baryon number (a quantum number that remains conserved in an interaction) violation. It means that protons decayed extremely slowly into lighter subatomic particles like a neutral pion and a positron. Similarly, an antiproton decayed into a pion and an electron. Second condition is the violation of charge conjugation symmetry, C, and charge conjugation-parity symmetry, CP also called Charge-Parity violation. Third condition is that the process that generates baryon-asymmetry must not be in thermal equilibrium due to rapid expansion decreasing the occurrence of pair-annihilation.
Це другий критерій Сахарова щодо порушення CP, який є прикладом своєрідної асиметрії між частинками та їх античастинками, що описує спосіб їх розпаду. Порівнюючи поведінку частинок і античастинок, тобто спосіб їхнього руху, взаємодії та розпаду, вчені можуть знайти докази цієї асиметрії. Порушення CP є доказом того, що деякі невідомі фізичні процеси є відповідальними за диференціальне виробництво матерії та антиречовини.
Відомо, що електромагнітна та «сильна взаємодії» симетричні відносно C і P, і, отже, вони також симетричні щодо добутку CP (3). «Однак це не обов’язково стосується «слабкої взаємодії», яка порушує як C, так і P симетрії» says Prof. B.A. Robson. He further says that “the violation of CP in weak interactions implies that such physical processes could lead to indirect violation of baryon number so that matter creation would be preferred over antimatter creation’’. Non-quark particles do not show any CP violations whereas the CP violation in quarks are too small and are insignificant to have a difference in matter and antimatter creation. So, the CP violation in leptons (нейтрино) become important and if it is proved then it would answer why the всесвіт is matter dominant.
Хоча порушення симетрії CP ще не доведено остаточно (1), але результати, опубліковані командою T2K нещодавно, показують, що вчені дійсно близькі до цього. Вперше було продемонстровано, що перехід від частинки до електрона і нейтрино є перевагою перед переходом від античастинки до електрона та антинейтрино, завдяки дуже складним експериментам на T2K (Токай до Каміока) (2). T2K відноситься до пари лабораторій, японського дослідницького комплексу протонних прискорювачів (J-Parc) у Токай і підземна нейтринная обсерваторія Супер-Каміоканде в Каміока, Японія, розділена приблизно 300 км. Прискорювач протонів у Токаї генерував частинки та античастинки в результаті зіткнень високої енергії, а детектори в Каміоці спостерігали за нейтрино та їх антиречовини, антинейтрино, проводячи дуже точні вимірювання.
After the analysis of several years of data at T2K, scientists were able to measure the parameter called delta-CP, which governs the CP symmetry breaking in neutrino oscillation and found the mismatch or a preference for enhancement of the neutrino rate which can eventually lead to the confirmation of CP violation in the way neutrinos and antineutrinos oscillated. The results found by the T2K team are significant at statistical significance of 3-sigma or 99.7% confidence level. It’s a milestone achievement as confirmation of CP violation involving neutrinos is linked with the dominance of matter in the всесвіт. Further experiments with larger database will test whether this leptonic CP symmetry violation is larger than CP violation in quarks. If it is so then we will finally have the answer to the question Why the всесвіт is matter dominant.
Though the T2K experiment does not clearly establish that CP symmetry violation has occurred but it is a milestone in the sense that it conclusively shows a strong preference for enhanced electron neutron rate and takes us closer to prove the occurrence of CP symmetry violation and eventually to the answer ‘why the всесвіт is matter dominant’.
***
Список використаної літератури:
1. Токійський університет, 2020. «Результати T2K обмежують можливі значення фази нейтрино CP -…..» Прес-реліз, опублікований 16 квітня 2020 року. Доступний онлайн за адресою http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Доступ 17 квітня 2020 року.
2. The T2K Collaboration, 2020. Обмеження на фазу, яка порушує симетрію речовина-антиматерія в коливаннях нейтрино. Природа том 580, сторінки 339–344 (2020). Опубліковано: 15 квітня 2020 р. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. Робсон, Б. А., 2018. Проблема асиметрії речовина-антиматерія. Журнал фізики високих енергій, гравітації та космології, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
