Es gibt Beweise dafür, dass Neutrinos der Schlüssel zur Existenz des Universums sind

Dunkle Materie - die Suche nach dem Unsichtbaren (2018) (Juli 2019).

Anonim

Neue experimentelle Ergebnisse zeigen einen Unterschied in der Art, wie sich Neutrinos und Antineutrinos verhalten, was erklären könnte, warum Materie gegenüber Antimaterie bestehen bleibt.

Die Ergebnisse des T2K-Experiments in Japan zeigen, dass der Grad, in dem Neutrinos ihren Typ ändern, sich von ihren Antineutrino-Gegenstücken unterscheidet. Dies ist wichtig, denn wenn sich alle Arten von Materie und Antimaterie auf die gleiche Weise verhalten, sollten sie sich kurz nach dem Urknall gegenseitig ausgelöscht haben.

Bisher haben Wissenschaftler, wenn sie Materie-Antimaterie-Teilchenpaare betrachtet haben, keine Unterschiede genug gehabt, um zu erklären, warum das Universum aus Materie besteht - und existiert - und nicht durch Antimaterie vernichtet wird.

Neutrinos und Antineutrinos sind eines der letzten Materie-Antimaterie-Paare, die untersucht werden müssen, da sie schwierig herzustellen und zu messen sind, aber ihr seltsames Verhalten weist darauf hin, dass sie der Schlüssel zum Geheimnis sein könnten.

Geschmack ändern

Neutrinos (und Antineutrinos) kommen in drei "Geschmacksrichtungen" von Tau, Myon und Elektron vor, von denen jedes spontan in das andere übergehen kann, wenn die Neutrinos über weite Entfernungen reisen.

Die neuesten Ergebnisse, die heute von einem Team von Forschern, darunter Physiker des Imperial College London, veröffentlicht wurden, zeigen, dass sich mehr Myon-Neutrinos in Elektron-Neutrinos verwandeln als Myonen-Antineutrinos, die in Elektron-Antineutrinos umgewandelt werden.

Dieser Unterschied im Verhalten von Myonen zu Elektronen zwischen Neutrinos und Antineutrinos bedeutet, dass sie unterschiedliche Eigenschaften haben würden, die verhindern könnten, dass sie sich gegenseitig zerstören und das Universum existieren lassen.

Um die (Anti-) Neutrino-Geschmacksveränderungen zu untersuchen, die als Oszillationen bekannt sind, feuert das T2K-Experiment einen Strahl von (Anti-) Neutrinos aus dem J-PARC-Labor im Dorf Tokai an der Ostküste Japans ab.

Es entdeckt sie dann am 295 km entfernten Super-Kamiokande-Detektor in den Bergen des nordwestlichen Teils des Landes. Hier suchen die Wissenschaftler, ob die (Neutronen-) Neutrinos am Ende des Strahls mit denen übereinstimmen, die zu Beginn emittiert werden.

Sehr faszinierend

Die neuesten Ergebnisse wurden aus relativ wenigen Datenpunkten geschlossen, was bedeutet, dass es immer noch eine Wahrscheinlichkeit von eins zu 20 gibt, dass die Ergebnisse auf zufälligen Zufall zurückzuführen sind, und nicht auf einen echten Unterschied im Verhalten. Für die beteiligten Wissenschaftler ist das Ergebnis jedoch immer noch spannend.

Dr. Morgan Wascko, internationaler Co-Sprecher des T2K-Experiments der Fakultät für Physik bei Imperial sagte: "Dies ist ein wichtiger erster Schritt, um eines der größten Rätsel der Wissenschaft zu lösen.

"T2K ist das erste Experiment, das die Neutrino- und Antineutrino-Oszillation unter den gleichen Bedingungen untersuchen kann, und die Disparität, die wir beobachtet haben, ist zwar noch nicht statistisch signifikant, aber sehr faszinierend."

Dr. Yoshi Uchida, ebenfalls von der Abteilung für Physik bei Imperial und Hauptprojektleiter bei T2K, fügte hinzu: "Mehr Daten sind notwendig, um schlüssig zu beweisen, dass Neutrinos und Antineutrinos sich unterschiedlich verhalten, aber dieses Ergebnis ist ein Hinweis darauf, dass Neutrinos weiterhin Durchbrüche liefern werden unser Verständnis des Universums.

Es wird erwartet, dass Verbesserungen an der Ausrüstung, die (Anti-) Neutrinos erzeugt, sowie an dem Detektor, der sie misst, innerhalb des nächsten Jahrzehnts mehr Daten liefern und feststellen werden, ob der Unterschied tatsächlich real ist.

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