Antimatter, materia întunecată și noua fizica
Antimatter, materia întunecată și noua fizica
Recent, fizicienii au primit deja un al doilea premiu prestigios pentru descoperirea masei neutrino (primul a fost Nobelevka). Deoarece această descoperire ajuta explica de ce universul este materia și, practic, nici antimaterie, „pod“, a declarat șeful Departamentului de Fizica Energiilor Înalte al Institutului de Cercetări Nucleare (INR) RAS Yuri Kudenko.
- Ce este oscilațiile neutrinilor atât de interesante care produc pentru ei cel mai prestigios premiu științific?
- Este un lucru misterios - asimetria barionic a universului. Trăim într-o lume a materiei, și nu există practic nici o antimaterie. Sa întâmplat pentru că în momentul Big Bang-ului, pentru un motiv oarecare, substanța sa dovedit a fi puțin mai mult decât antimaterie. Substanță anihilată cu antimaterie, iar universul este format din resturile. De ce este nu înțelegem, și Modelul Standard, teoria care descrie toate particulele elementare cunoscute, nu dă răspunsuri.
Un alt punct - materia întunecată. Cea mai mare parte din masa universului este materia întunecată. dar din cauza a ceea ce este, nu știm. Cele mai cunoscute particule și proprietățile lor nu permit să descrie.
Punctul-cheie al cercetării pentru care a fost dat de atribuire, că existența oscilațiile neutrinilor este contrar preceptelor Modelul Standard. Astfel, descoperirea oscilațiile neutrinilor este de fapt o descoperire de noi fizica, care merge dincolo de Modelul Standard. Acesta este un progres major în fizica particulelor.
În modelul standard nu se potrivește cu existența masei neutrini. Pentru a explica, oamenii de știință au venit cu mecanisme diferite. Una dintre cele mai populare în acest moment - „mecanism de rotație“ - încearcă să explice existența altor tipuri de neutrini în masă grele de neutrini, care ar fi existat în universul timpuriu, și din cauza asimetria în dezintegrările asimetrie barionic formate.
Un alt curios ca neutrinii au o masă foarte mică. În mod similar, nu știm, dar nu depășește 2 electron-volți. Această limitare este obținut în Institutul nostru pentru Cercetare Nucleară. Mai degrabă, masă mult mai puțin - mai puțin de 0,1 volți de electroni. Pentru comparație, masa protonului - 1 GeV. Diferența este mai mult de 10 de ordine de mărime.
- Dar, pentru descoperirea masei neutrini în acest an a fost deja atribuit Nobelevka de ce comisia de un alt premiu important din nou, a decis să sărbătorească această deschidere?
- Premiul Nobel a fost acordat liderilor celor doua colaborari majore care au făcut o mare contribuție la descoperirea oscilațiile neutrinilor. Astfel, instalarea Super-Kamiokande din Japonia au fost descoperite oscilații ale neutrinilor atmosferice, și SNO în Canada, ne-a permis să facă concluzii definitive cu privire la oscilațiile neutrinilor solare. Dar sute de persoane sunt angajate în aceste experimente.
În plus, comisia a decis să acorde Premiul Breakthrough menționa încă trei experimente, care au jucat un rol important în construirea unui model comun de oscilații, și anume K2K / T2K și KamLAND în Japonia și Daya Bay în China. În aceste plante, cercetatorii au efectuat în primul rând, măsurarea precisă independentă de parametri oscilante și a confirmat rezultatele Super-Kamiokande și Sno, și, în plus, experimentul T2K și Daya Bay a fost capabil să măsoare un unghi de necunoscut anterior al treilea neutrino de amestec, ceea ce este important pentru înțelegerea imaginea de ansamblu. Neutrino poate trece la un alt tip nu complet, din cauza a ceea ce se obține de tip mixt, valoarea „impuritate“ este definită de un parametru numit unghiul de amestecare.
De asemenea, în experimentul T2K a fost descoperit efectul unui tip de neutrino la un alt tip de grindă. Înainte de aceasta, toate experimentele au investigat numai dispariția anumitor tipuri de neutrini în timpul tranziției lor la alte tipuri. Și datorită T2K a deschis oscilația neutrinilor muonici în electroni.
- În orice experiment și colegii români implicați?
- Grupul Institutului de Cercetări Nucleare participă la experimente K2K și T2K, la Institutul Unificat de Cercetări Nucleare din Dubna, care este - în Golful Daya, și poate chiar și în unele experimente.
- Ce anume grupul tău?
- K2K - a fost primul experiment accelerator cu baza lungă, adică una în care grinzile neutrinice trec distanta de sute de kilometri de accelerație la detector. Acesta a avut loc în Japonia și de a folosi fasciculul de neutrino de la Laboratorul National pentru Energie de mare (KEK) în Tsukuba, care a fost detectat pe instalarea Super-Kamiokande, situat la o distanță de 250 km de KEK. Super-Kamiokande detector efectuează simultan investigații independente de neutrini atmosferice și solare, în căutarea de protoni degradare, și, în același timp, face parte din experimente de accelerare, care efectuează funcția de detector de neutrini departe. In T2K experiment folosește un fascicul intens de noua facilitate de neutrini J-PARC Tokai, aproximativ la jumătatea distanței dintre Tokyo și Fukushima-1 plantă cunoscută. Neutrinii călătoresc pe Pământ de la o coasta Japoniei la altul 295 km și sunt înregistrate în detector Super-Kamiokande.
În grupul nostru, împreună cu colegii din multe alte țări T2K Experimentul a implicat așa-numitul „aproape“ detector, care este situat în apropierea canalului de neutrino pe teritoriul J-PARC. Această oscilație fascicul măsoară parametrii detector de neutrini la necesitatea pentru măsurarea exactă a parametrilor de oscilație. Am făcut așa-numitul detector muoni de înaltă energie. El a fost complet proiectat și realizat în România, la Institutul de Cercetare Nucleară, și apoi transferat în Japonia.
După aceea, peisajul fizicii neutrini a început să se schimbe dramatic, pentru că rezultatul este permis să deschidă o perspectivă unică la noile experimente de oscilație, al căror scop principal este de a găsi combinația de încălcare paritate în oscilațiile neutrinilor.
- Ce este?
- Imaginați-vă că aveți un fel de particule, cum ar fi un electron. Apoi, vă decideți să devină o antiparticulă și, astfel, du-te în „Prin Looking Glass“, o lume în care toate procesele sunt la fel, dar cu un punct de vedere spațial, în oglindă. În cazul în care paritatea combinată (paritatea CP) este stocat, toate legile fizice și procesele din lumea noastră într-o lume în oglindă pentru un pozitron la fel ca și cea pentru un electron în lumea noastră. Adică, tranziția nu va fi vizibil.
Interacțiunile electromagnetice și interacțiunile puternice, totul se întâmplă așa. Diferența poate fi detectată doar în interacțiuni slabe. În cazul în care masa neutrino este zero, paritatea combinate ar trebui să fie menținută pentru el și oscilațiile neutrinilor. Dar masa neutrino nu este zero, iar noi nu știm cum să se comporte în particula în ceea ce privește conservarea paritate combinate.
În cazul în care paritatea CP este conservată, atunci trebuie să căutăm alte răspunsuri pentru a explica dominația lumii asupra anti-lume. Dacă deranjat, este posibil ca de-a lungul modul în care vom găsi otgadku și să înțeleagă cum și de ce sa format Universul.
Deci, acum noile experimente - continuarea T2K, a început recent nova și DUNE pregătirea în Statele Unite, precum și proiectul Hyper-Kamiokande în Japonia - trebuie doar să se concentreze în principal pe căutarea pentru violarea simetriei CP în oscilațiile neutrinilor, sau cu alte cuvinte, sectorul leptoni a modelului standard.
Doar un an în urmă am fost în experimentul T2K a văzut deja un indiciu al CP-încălcare. În cazul în care acest lucru este confirmat, vom pentru a doua oară pentru a avea noroc de coadă! Dacă vom reuși să deschidă în cele din urmă acest efect, este posibil ca într-adevăr ne putem explica lipsa de anti-lumi.
- Ce va înlocui Modelul Standard?
- Nu putem spune că rezultatele noastre abrogării. La fel ca mecanica newtoniană, de exemplu, va funcționa bine. Uite, avioane zbura, trenurile circulă, merele cad. Dar când te duci la apropierea de viteza sau amploarea microcosmos, situația devine diferită. Deci, aici, pentru modelul standard ar necesita expansiune, dar va funcționa bine în zona dumneavoastră.