Дубоко испод планине у Италији, у најхладнијем кубном метру познатог свемира, научници трагају за доказима да сабласне честице зване неутрини делују као партнери антиматерије. Оно што ови истраживачи открију могло би објаснити неравнотежу материје и антиматерије у свемиру.
До сада су дошли празних руку.
Најновији резултати из прва два месеца експеримента ЦУОРЕ (Криогени подземни опсерваториј за ретке догађаје) у Гран Сассу, Италија, не показују наговештај процеса доказивања неутрина насталих космичким зрачењем који су њихови сопствени антиматеријски партнери. То значи да ако се процес догоди, догађа се тако ретко да се одвија отприлике једном сваких 10 септилијуна (10 ^ 25) година.
Крајњи циљ овог експеримента је решити једну од најиздржљивијих загонетки у универзуму, и ону која сугерише да не бисмо смели бити овде. Та загонетка постоји зато што би теоријски Велики прасак - за који се каже да је ситна сингуларност надувала више од 13,8 милијарди или толико година да би формирао свемир - требало да резултира универзумом са 50 одсто материје и 50 одсто антиматерије.
Када се материја и антиматерија састану, оне се уништавају и чине једни друге непостојећим.
Али то данас не видимо. Уместо тога, наш свемир је углавном материја, а научници се боре да открију шта се догодило са свим антиматеријама.
Ту улазе неутрини.
Шта су неутрини?
Неутрини су ситне елементарне честице са практично никаквом масом. Сваки је мањи од атома, али то су неке од најзаступљенијих честица у природи. Као духови, могу проћи кроз људе и кроз зидове а да их нико (чак и неутрини) не примете.
Већина елементарних честица има необичан противотровни део, назван античестица, који има исту масу као и његов партнер са нормалном материјом, али супротан набој. Али неутрини су мало необични сами по себи, јер једва да имају масу, и неисцрпни су. Дакле, физичари су претпоставили да би могли бити сопствене античестице.
Када честица делује као сопствена античестица, то се назива мајоранска честица.
"Теорије које тренутно имамо једноставно нам не говоре да ли су неутрини тог мајоранског типа или не. И врло је занимљива ствар коју треба тражити, јер већ знамо да нам нешто недостаје о неутринима", теоријски физичар Сабине Хоссенфелдер, сарадник са Франкфуртског института за напредне студије у Њемачкој, рекао је за Ливе Сциенце. Хоссенфелдер, који није део ЦУОРЕ-а, помиње бизарне необјашњиве особине неутрина.
Ако су неутрини мајорани, тада би могли прећи између материје и антиматерије. Ако је већина неутрина упадала у обичну материју на почетку свемира, истраживачи су рекли, то би могло објаснити зашто материја данас надмашује антиматерију - и зашто ми постојимо.
ЦУОРЕ експеримент
Проучавање неутрина у типичној лабораторији је тешко, јер они ретко комуницирају са другом материјом и изузетно их је тешко открити - милијарде пролазе кроз вас неоткривене сваког минута. Тешко их је рећи и осим других извора зрачења. Због тога су физичари морали да иду под земљу - скоро миљу (1,6 километара) испод земљине површине - где џиновска челична сфера садржи неутрински детектор којим управља Национални лабораториј националног института за нуклеарну физику Гран Сассо.
Ова лабораторија је дом експеримента ЦУОРЕ, који тражи доказе о процесу који се назива двоструко бета-распадање без неутрина - још један начин казивања да неутрини делују као сопствене античестице. У нормалном процесу распада двоструког бета, језгро пропада и емитује два електрона и два антинеутрина. Међутим, двоструко бета распадање без неутрина не емитује никакве антинеутрине, јер би ти антинеутриноси могли да послуже као сопствене античестице и уништили би једни друге.
У покушају да "виде" овај процес, физичари су посматрали енергију која се емитује (у облику топлоте) током радиоактивног распада изотопа телурума. Ако би дошло до неутриног двоструког бета распада, дошло би до врхунца на одређеном нивоу енергије.
Да би тачно открили и мерили ову топлотну енергију, истраживачи су направили најхладнији кубни метар у познатом свемиру. Упоређују га са огромним термометром са скоро 1.000 кристала телур-диоксида (ТеО2) који делују на 10 мили-келвина (мК), што је минус 459.652 степена Фаренхеита (минус 273,14 степени Целзијуса).
Како атоми радиоактивног теларија пропадају, ти детектори траже тај енергетски врхунац.
"Примећа да су неутрини сопствене античестице било би значајно откриће и од нас би требало да напишемо опште прихваћени Стандардни модел физике честица. То би нам говорило да постоји нови и другачији механизам да материја има масу", истраживач истраживања Карстен Хеегер, професор са Универзитета Иале, рекао је Ливе Сциенце.
Чак и ако ЦУОРЕ не може дефинитивно показати да је неутрино сопствена античестица, технологија која се користи у студији може имати и друге намене, рекла је Линдлеи Винслов, доцентица физике Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи и део ЦУОРЕ тима.
"Технологија која хлади ЦУОРЕ до 10 мК је иста која се користи за хлађење суперпроводних кола за квантно рачунање. Следећа генерација квантних рачунара може да живи у кристаостату у стилу ЦУОРЕ. Можете нас назвати раним усвајачима", рекао је Винслов за Ливе Наука.
