In the very early alheimurinn, soon after the Big Bang, the ‘máli’ and the ‘antimatter’ both existed in equal amount. However, for the reasons unknown so far, the ‘máli‘ dominates the present alheimurinn. The T2K researchers have recently shown occurrence of a possible Charge-Parity violation in neutrino and the corresponding anti-neutrino oscillations. This is a step forward in understanding why máli drottnar yfir alheimurinn.
Miklihvell (sem átti sér stað fyrir um 13.8 milljörðum ára) og aðrar tengdar eðlisfræðikenningar benda til þess að snemma alheimurinn var geislun „ríkjandi“ og „máli' og 'andefni' var til í jöfnu magni.
En alheimurinn that we know today is ‘matter’ dominant. Why? This is one of the most intriguing mysteries of alheimurinn. (1).
The alheimurinn sem við þekkjum í dag byrjaði með jöfnu magni af 'efni' og 'andefni', bæði voru búin til í pörum eins og náttúrulögmálið myndi krefjast og síðan tortímt og framleitt ítrekað geislun sem kallast 'geim bakgrunnsgeislun'. Innan um 100 míkrósekúndna frá Miklahvell byrjaði efnið (agnirnar) einhvern veginn að vera fleiri en andeindir um að segja einn af hverjum milljarði og innan nokkurra sekúndna var öllu andefninu eytt og aðeins efni skilið eftir sig.
Hvert er ferlið eða vélbúnaðurinn sem myndi skapa svona mismun eða ósamhverfu milli efnis og andefnis?
In 1967, the Russian theoretical physicist Andrei Sakharov postulated three conditions necessary for an imbalance (or production of matter and antimatter at different rates) to occur in the alheimurinn. First Sakharov condition is the baryon number (a quantum number that remains conserved in an interaction) violation. It means that protons decayed extremely slowly into lighter subatomic particles like a neutral pion and a positron. Similarly, an antiproton decayed into a pion and an electron. Second condition is the violation of charge conjugation symmetry, C, and charge conjugation-parity symmetry, CP also called Charge-Parity violation. Third condition is that the process that generates baryon-asymmetry must not be in thermal equilibrium due to rapid expansion decreasing the occurrence of pair-annihilation.
Það er önnur viðmið Sakharovs um brot gegn CP, sem er dæmi um eins konar ósamhverfu milli agna og andagna þeirra sem lýsir því hvernig þær rotna. Með því að bera saman hegðun einda og mótefna, þ.e. hvernig þær hreyfast, hafa samskipti og rotna, geta vísindamenn fundið vísbendingar um þá ósamhverfu. CP-brotið gefur sönnun fyrir því að sumir óþekktir eðlisfræðilegir ferlar séu ábyrgir fyrir mismunandi framleiðslu efnis og andefnis.
Vitað er að rafsegul- og „sterk víxlverkun“ er samhverf undir C og P, og þar af leiðandi eru þau einnig samhverf undir vörunni CP (3). „Hins vegar er þetta ekki endilega raunin fyrir „veika víxlverkunina“, sem brýtur bæði í bága við C og P samhverfu““ says Prof. B.A. Robson. He further says that “the violation of CP in weak interactions implies that such physical processes could lead to indirect violation of baryon number so that matter creation would be preferred over antimatter creation’’. Non-quark particles do not show any CP violations whereas the CP violation in quarks are too small and are insignificant to have a difference in matter and antimatter creation. So, the CP violation in leptons (hlutleysingjar) become important and if it is proved then it would answer why the alheimurinn is matter dominant.
Þó að enn eigi eftir að sanna með óyggjandi hætti brot á CP samhverfu (1) en niðurstöður T2K teymið sýna nýlega að vísindamenn eru mjög nálægt því. Sýnt hefur verið fram á í fyrsta skipti að umskipti frá ögnum yfir í rafeind og nifteind eru ívilnuð fram yfir umskipti úr andeindir í rafeind og andneutrínó, með mjög háþróuðum tilraunum á T2K (Tokai til Kamioka) (2). T2K vísar til tveggja rannsóknarstofa, japanska róteindahröðunarrannsóknarsamstæðunnar (J-Parc) í Tokai og Super-Kamiokande neðanjarðar neutrino stjörnustöðin í Kamioka, Japan, aðskilin um 300 km. Róteindahraðallinn í Tokai myndaði agnirnar og andagnirnar frá hárorkuárekstrum og skynjarar í Kamioka fylgdust með nifteindunum og andefnis hliðstæðum þeirra, andneutrínóum með því að gera mjög nákvæmar mælingar.
After the analysis of several years of data at T2K, scientists were able to measure the parameter called delta-CP, which governs the CP symmetry breaking in neutrino oscillation and found the mismatch or a preference for enhancement of the neutrino rate which can eventually lead to the confirmation of CP violation in the way neutrinos and antineutrinos oscillated. The results found by the T2K team are significant at statistical significance of 3-sigma or 99.7% confidence level. It’s a milestone achievement as confirmation of CP violation involving neutrinos is linked with the dominance of matter in the alheimurinn. Further experiments with larger database will test whether this leptonic CP symmetry violation is larger than CP violation in quarks. If it is so then we will finally have the answer to the question Why the alheimurinn is matter dominant.
Though the T2K experiment does not clearly establish that CP symmetry violation has occurred but it is a milestone in the sense that it conclusively shows a strong preference for enhanced electron neutron rate and takes us closer to prove the occurrence of CP symmetry violation and eventually to the answer ‘why the alheimurinn is matter dominant’.
***
Tilvísanir:
1. Háskólinn í Tókýó, 2020. ''T2K niðurstöður takmarka möguleg gildi neutrino CP Phase -…..'' Fréttatilkynning Birt 16. apríl 2020. Fáanleg á netinu á http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Skoðað 17. apríl 2020.
2. The T2K Collaboration, 2020. Takmörkun á efni-andefni samhverfu-brjótandi áfanga í nifteindarsveiflum. Náttúra bindi 580, bls.339–344(2020). Birt: 15. apríl 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. Robson, BA, 2018. The Matter-Antimatter Asymmetry Problem. Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
