gov-civil-vilareal.ptKāpēc Visumu veido matērija, nevis antimatērija? Jauns eksperiments dod vilinošu mājienu.
>Zinātnieki šauj neitrīnus caur Zemi spēruši pieklājīgu soli uz atbildi uz vienu no visvienkāršākajiem un apgrūtinošākajiem jautājumiem, ko Visums mums uzdevis: Kāpēc viss ir veidots no matērijas, nevis antimateriāla?
Ak, jūs zināt terminu antimateriāls . Sci-fi štāpeļšķiedrām, ieskaitot Zvaigžņu ceļš , tas ir tas pats, kas matērija, bet ar pretēju elektrisko lādiņu. Tātad anti-elektronam, ko sauc par pozitronu, ir visas tādas pašas īpašības kā elektronam, bet tam ir pozitīvs, nevis negatīvs elektriskais lādiņš. Antiprotons ir kā protons, bet ar negatīvu lādiņu utt.
Vēl viena jautra antimateriāla īpašība ir tāda, ka, paņemot daļiņu un tās daļiņu un apvienojot tās, sprādziens. Liels, liels sprādziens: tie pārvēršas tīrā enerģijā. A daudz no enerģijas. Ja es satiktu anti-Filu un mēs nolemtu dejot, mēs eksplodētu ar tādu pašu enerģiju kā 3500 viena megatona kodolieroču .
Antimatērija nav ļauna, bet jūs nevēlaties to apvienot ar matēriju. Kredīts: Fils Plaits
lai nogalinātu izsmejošu putnu atsauksmes
Un tā ir problēma (turklāt sabojāt reivu). Redziet, saskaņā ar fizikas likumiem, kādus mēs tos saprotam, kad Visums bija ļoti jauns - tikai dažas minūtes vecs - un, paplašinoties, tā temperatūra pazeminājās pietiekami , tam vajadzēja radīt vienādu daudzumu matērijas un antimatērijas.
Bet, ja tā būtu taisnība, katra daļiņa būtu satikusi savu pretdaļiņu un ka vainot . Kosmosā vispār nevajadzētu būt matērijai vai antimatērijai. Viņi visi būtu iznīcināti. Un tomēr šeit mēs esam.
Patiesībā abi nebija vienādi. Uz katriem miljardiem matērijas/antimateriālu daļiņu pāriem bija viena atlikusī daļiņa. Nav daudz, bet pietiekami, lai ņemtu vērā visas galaktikas, zvaigznes, planētas, cilvēkus un Earl Grey tējas tases, kuras mēs redzam šodien pēc visu pārējo pāru iznīcināšanas.
Bet kāpēc? Kāpēc asimetrija?
Jābūt tā, ka mūsu matērijas/antimatērijas simetrijas likumi kaut kādā veidā tiek pārkāpti, ka antimatērija nav tieši tā patīk matērija kaut kādā veidā. Bet kas?
Zinātnieki jau ilgu laiku meklē šo asimetriju . Detalizēta fizika ir interesanta - tam ir fantastisks skaidrojums DAEδALUS eksperimenta vietnē - bet jums tas viss nav vajadzīgs, lai saprastu nākamo bitu, ko zinātnieki dara, lai to atrastu.
kāpēc galamērķis 3 ir novērtēts ar r
Labi, pieņemsim blakus braucienu uz vienu sekundi. Ir vēl viens subatomisko daļiņu veids, ko sauc par neitrīno. Tam ir daudz dīvainu īpašību, piemēram, spēja iziet cauri daudzām normālām matērijām tā, it kā tās tur nebūtu; tas vienkārši nesadarbojas ar matēriju. Mazliet maz, bet ne daudz. Viņiem ir arī trīs dažādas garšas, ko sauc par muonu, elektronu un tau neitrīno. Viena veida neitrīno, ceļojot pa kosmosu, var spontāni pārvērsties citā.
Un iemesls, kāpēc es tos šeit pieminu, ir tas, ka, izejot cauri neticami sarežģītajiem vienādojumiem, kas regulē neitrīnus un to antimatērijas ekvivalentus, jūs atradīsit mājienu, ka tie varētu nedarboties vienādi. Tur tiešām var būt asimetrija, tāpēc zinātnieki ir koncentrējuši savus centienus.
Un šeit mēs nonākam pie ļoti interesantas daļas: Zinātnieki ar T2K sadarbība tikko paziņoja iespējams, viņi izmērīja šo simetrijas pārkāpumu neitrīnos . Rezultāti nav stabili, bet ļoti interesanti.
Eksperiments ietver muona neitrīno staru kūļa izveidi un tā izšaušanu no Japānas protonu paātrinātāju izpētes kompleksa (JPARC) caur cieto Zemi, kas atrodas 295 kilometru attālumā, līdz Super-Kamiokande neitrīno detektoram.
Viņi to dara, paātrinot protonus oglekļa paraugā, kas pēc tam izspiež muona neitrīnus starā, kas vērsts uz Super-Kamiokande. Kad viņi tur nokļūst milisekundi vēlāk (!!), ļoti, ļoti maz šo neitrīno trāpīs atomā 50 000 tonnu ārkārtīgi tīra ūdens, kas glabājas tvertnē un izveidojiet muonu, vēl vienu daļiņu veidu. Tomēr lielākā daļa neitrīno iziet cauri, tāpēc, lai iegūtu jebkādus rezultātus, ir vajadzīgi 20 gadi, lai oglekli sašķobītu ar protoniem.
Bet daži no tiem maina garšu, kļūstot elektronu neitrīno šajā īsajā laikā, pirms tie nonāk ūdens tvertnē. Kad tas notiek, tie trāpa atomus tvertnē un muona vietā izveido elektronu.
Arī JPARC var izveidot muonu pret arī neitrīni. Tas pats notiek: daži tvertnē veido muonus, bet daži pārvēršas par elektronu antineutrīniem un veido elektronus.
Antimateriālu atrašana ir vienkārša, ja zināt, kādas norādes meklējamas. Kredīts: Shutterstock / Phil Plait
Scooby-doo un 13. spoka lāsts
Ja matērijas/antimateriāla simetrija saglabājas, tad neonu un ģenētisko muonu attiecībai pret elektroniem jābūt tādai pašai kā antineutrīniem. Bet viņi atklāja, ka šī attiecība šķiet atšķirīga! Šķiet, ka muona neitrīni pārvēršas par elektronu neitrīniem vairāk nekā viņu antimateriāli.
Ļoti liels, ja tā ir taisnība.
Vai fizikas likumi nošķir matēriju no antimatērijas? Šis eksperiments norāda, ka atbilde ir jā. Problēma ir tā, ka tā nav galīga. Zelta standarts ir tāds, ka statistiski jums ir 99,7% pārliecība par rezultātu (to sauc par 5 sigmas standartu). Šim rezultātam ir zems rezultātu skaits, kas dod statistisku noteiktību “tikai” 95% (3 sigma). Tas ir ļoti provokatīvi, bet ne konkrēti, un to vēl nevar nosaukt par atklājumu.
Ak, bet tā ir soooo vilinošs.
atšķirīgās sērijas: uzticīgo kritiķu atsauksmes
Velnišķīgajos vienādojumos, kas nosaka neitrīno uzvedības pārbaudi, ir parametrs, ko sauc par delta-CP; ja starp matēriju un antimateriālu ir atšķirība, tas ir šajā skaitlī. Tas teorētiski var uzņemties daudz vērtību, taču šķiet, ka šis eksperiments praktiski izslēdz apmēram pusi no tām. Tas sašaurinās tikai tajā vietā, kur zinātniekiem ir jāaplūko vienādojumi, lai redzētu, kā Visums uzvedas, kāpēc tas dod priekšroku matērijai, nevis antimatērijai. Nepieciešams daudz vairāk darba, taču šķiet, ka šie rezultāti vismaz norāda virzienu, kas iet, kas ir vairāk nekā mums bija iepriekš.
Un hey: Pa ceļam izpratne tikai kāpēc mēs varam saprast, ka kosmosam patīk viena veida daļiņas pār citu kā lai padarītu vienu pār otru. Un kas tad zina, kur mēs drosmīgi varēsim doties?
USS Discovery iet uz deformāciju, ko darbina antimatērija. Kredīts: CBS / caur Alfa atmiņu
