Tudta, hogy a világ legdrágább anyaga az antianyag? A NASA hivatalos adatai szerint ennek a ritka anyagnak egy milligramm pozitronja körülbelül 25 millió dollárt ér! Ugyanakkor laboratóriumi körülmények között alig lehet megszerezni az antianyagot, mivel minden korábbi kísérlet sikertelen volt egyedi energiaforrás létrehozására. Miért? Úgy tűnik, hogy erre a kérdésre a választ nagyon elterjedt és ugyanakkor titokzatos részecskék - neutrinók - rejtik el.
Mi az antianyag?
A fizikában az antianyag egyszerűen az anyag „ellentéte”. A lényeg az, hogy az antianyag részecskék mindig azonos tömegűek, mint a többi társuk, miközben kissé eltérő „fordított” tulajdonságokkal rendelkeznek. Tehát a szóban forgó protonok pozitív töltéssel, az antiprotonok negatív töltéssel rendelkeznek. Az antianyag elméletileg a laboratóriumban nagy energiájú részecskék ütközésével hozható létre, azonban ezek az események szinte mindig egyenlő részeket hoznak létre mind az antianyagban, mind az anyagban, és amikor két ellentétes részecske érintkezik egymással, mindkettő elpusztul egy tiszta energia erőteljes hullámában.
A fizikusok azt rejtik, hogy az univerzumban szinte minden, beleértve az embereket is, anyagból készül, nem pedig az anyag és az antianyag egyenlő részei alapján. Olyan ötleteket keresve, amelyek megmagyarázhatják, mi akadályozza meg világegyetemünket abban, hogy különálló antianyagból készült galaxiseket hozzon létre, a kutatók találtak bizonyítékokat arra, hogy a válasz rejtőzhet egy nagyon általános, de rosszul megértett részecskében, amelyek az emberiség számára ismertek mint neutrinók.
A neutrinók kölcsönhatásba léphetnek az antianyagban?
Annak érdekében, hogy válaszolhasson az antianyag természetével kapcsolatos kérdésekre, a kutatók egy csoportja, Christopher Moher vezetésével, nemrégiben tette közzé az első kísérleti eredmények eredményeit, amelyek célja a neutrinók tulajdonságainak tanulmányozása volt. Tehát a tudósok tervei szerint a közeljövőben egy személy speciális mélytengeri neutrino kísérletet (DUNE) hajthat végre, amely egy kísérleti rendszer létrehozása a neutrino tudomány és a részecskefizika kutatására.
Promóciós videó:
Annak érdekében, hogy megértsék a neutrinók és az antianyag kölcsönhatásának természetét, a tudósok egyedülálló, a DUNE nevű földalatti műszer létrehozását tervezik.
Annak érdekében, hogy válaszolhasson az antianyag természetével kapcsolatos kérdésekre, a kutatók egy csoportja, Christopher Moher vezetésével, nemrégiben tette közzé az első kísérleti eredmények eredményeit, amelyek célja a neutrinók tulajdonságainak tanulmányozása volt. Tehát a tudósok tervei szerint a közeljövőben egy személy speciális mélytengeri neutrino kísérletet (DUNE) hajthat végre, amely egy kísérleti rendszer létrehozása a neutrino tudomány és a részecskefizika kutatására.
Jelenleg a jól ismert részecske-ütközők, mint például a CERN-ben lévő Nagy hadron-ütköző, kvarcokat kísérleteznek - részecskék, amelyek „alkotják” az atommag protonjait és neutronjait. Ezekkel a kísérletekkel bizonyítékot találtak arra, hogy az anyag és az antianyag valóban szimmetrikusak. Ugyanakkor a leptonokkal - könnyű, gyengén kölcsönhatásba lépő anyag-részecskékkel - végzett kísérletek arra utalnak, hogy ezek a részecskék teljesebben magyarázhatják a standard anyag és az antianyag univerzális aszimmetriáját.
A neutrinók tanulmányozásának problémája az, hogy ezek az apró részecskék ritkán lépnek kölcsönhatásba más részecskékkel. Ezeknek a ritka kölcsönhatásoknak a felkutatása azt jelenti, hogy a kutatóknak hosszú ideig nagyszámú neutrinot kell tanulmányozniuk. Ezenkívül a felső légkörben a kozmikus sugár kölcsönhatásokból származó muonok állandó áramlása megnehezítheti a már ritka interakciók észlelését.
A kutatók úgy vélik, hogy egy olyan probléma megoldása érdekében, amely veszélyezteti a neutrino részecskék tanulmányozását, körülbelül másfél kilométerre kell leereszkednünk a Földbe, építsünk fel több 10 tonnás érzékelőt, és belülről töltsük fel őket folyékony argonnal. Közvetlenül ezután a tudósok azt javasolják, hogy indítsanak el egy neutrino fényt a telepítés irányába, amelyet előzőleg egy közeli részecskegyorsítóban kell készíteni. A DUNE program szerzői szerint ez a létesítmény 2022-ig a Chicagói melletti Sanford földalatti kutatóközpontban található, és valószínűleg segíthet a neutrinók és az antianyag kölcsönhatásának tulajdonságainak tanulmányozásában.
Annak ellenére, hogy a neutrino részecskék tanulmányozása több, mint egy tucat évet igényelhet, a szerzők úgy vélik, hogy a DUNE projekt nemcsak az asztrofizika, a matematika és a részecskefizika sok látszólag oldhatatlan kérdésére válaszolhat, hanem tartalmazhat még egy megértési kulcsot is arról, hogy miként és miért tudtunk megjelenni az univerzumunkban. De ez már izgalmas.
Daria Eletskaya