Didysis sprogimas ankstyvojoje Visatoje turėjo sukurti vienodus materijos ir antimaterijos kiekius, kurie turėjo vienas kitą sunaikinti. Bet kodėl taip neatsitiko?
Visą matomą materiją Visatoje sudaro pagrindiniai statybiniai blokai – elementariosios dalelės. Šeimą, vadinamą fermionais, sudaro du tipai: kvarkai ir leptonai. Kiekvienam iš jų yra priskiriama dalelė, turinti tas pačias savybes, tačiau priešingą krūvį. Garsiausias pavyzdys yra elektronai ir pozitronai.
Ilgą laiką buvo tikima, kad antidalelės elgiasi taip pat, kaip ir jų priešybės, tačiau nuo septintojo dešimtmečio sužinota, kad kvarkai ir antikvarkai sugriauna šį veidrodinį vaizdą. Dabar žurnale „Nature“ aprašytas tyrimas kalba apie galimą simetrijos sulaužymą leptonų atveju.
Dalelių ir antidalelių simetrijos, dar vadinamos CP simetrija, esmė yra ta, kad fizikos dėsniai neturėtų pasikeisti antimaterijos pasaulyje. Tačiau kodėl mokslininkai nuolat bando ištaisyti tokius pažeidimus ir kokios yra to pasekmės?
Šis klausimas sudaro pagrindą mūsų supratimui apie gamtos dėsnius ir Visatos evoliuciją. Kaip 1967 m. pasiūlė sovietų fizikas Andrejus Sacharovas, CP simetrijos laužymas yra viena iš pagrindinių sąlygų, reikalingų paaiškinti, kodėl Visatoje yra šiek tiek materijos pertekliaus, palyginus su antimaterija.
Šis disbalansas yra atsakingas už Žemės, planetų, žvaigždžių ir mūsų pačių egzistavimą: jei materijos ir antimaterijos kiekis būtų toks pat, jos sunaikintų viena kitą netrukus po Didžiojo sprogimo, išnaikindamos fotonus. Materijų neliktų.
Tad kaip šis mažytis materijos perteklius atsirado ankstyvojoje Visatoje, kuri buvo visiškai simetriška? Kvarkuose stebimų CP simetrijos pažeidimų skaičius nėra pakankamas, kad tai paaiškintų, tačiau manoma, kad asimetrijos neutrinų ir antineutrinų fizikinėse savybėse atradimas padės suprasti, kodėl dabar materijos yra daugiau nei antimaterijos.
Vykdydama projektą „Tokai to Kamioka“ (T2K), tarptautinė mokslininkų komanda tiria neutrinus – vieną iš pagrindinių Visatą sudarančių dalelių ir vieną iš mažiausiai suprantamų. Kiekvieną sekundę per mūsų kūną praeina trilijonai neutrinų iš Saulės. Šios mažos dalelės, gausiai susiformavusios žvaigždėse, būna trijų rūšių ir gali savaime pasikeisti ar svyruoti viena nuo kitos.
Išanalizavus devynerių metų duomenis, T2K eksperimentas pasiekė pakankamai aukštą statistinio reikšmingumo lygį, kad būtų galima nurodyti šių pagrindinių dalelių simetrijos pažeidimą su 95 procentų tikimybe.
Nors rezultatams užtikrinti reikia tikslesnių matavimų, duomenys patvirtina ankstesnių stebėjimų rodmenis ir duoda prielaidą būsimiems atradimams. Kuriami naujos kartos detektoriai gali padėti išspręsti „dingusios“ antimaterijos problemą per ateinančius dešimt metų.
