Звезди, галактики, планети, почти всичко, което съставлява нашето ежедневие, дължи съществуването си на космическа приумица, пише БиБиСи.

Природата на тази странност, която позволява на материята да доминира във Вселената за сметка на антиматерията, остава загадка.

Сега резултатите от експеримент в Япония могат да помогнат на изследователите да разрешат пъзела - един от най-големите в науката. Всичко зависи от разликата в начина на поведение и частиците на антиматерията.

Светът, който познаваме - включително всички предмети от ежедневието, до които можем да се докоснем - е съставен от материя. Основните градивни елементи на материята са субатомните частици, като електрони, кварки и неутрино.

Но материята има сенчест сподвижник, наречен антиматерия. Всяка субатомна частица от обикновената материя има съответна "античастица". Днес във Вселената има много повече материя от антиматерията.

Но не винаги е било така. Големият взрив трябва да е създал материята и антиматерията в равни количества.

"Когато физиците правят нови частици в ускорители, те винаги откриват, че те произвеждат двойки, частици-античастици: за всеки отрицателен електрон, положително зареден позитрон", коментира проф. Лий Томпсън от Университета в Шефилд, член от 350-strong T2K, който включва сравнително голям брой учени от британските университети.

"Така че защо вселената не е 50% антиматерия? Това е отдавнашен проблем в космологията - какво се случи с антиматерията?"

Когато обаче частица материя се срещне със своята античастица, те се "унищожават" - изчезват в миг и с енергиен пик.

По време на първите части от секундата на Големия взрив, горещата, плътна Вселена е пълна с двойки частици-античастици, влизащи и излизащи от съществуване. Без някакъв друг, неизвестен механизъм, Вселената не трябва да съдържа нищо друго, освен остатъчна енергия.

"Би било доста скучно и ние нямаше да сме тук", заяви проф. Стефан Сьолднер-Ремболд, ръководител на групата по физика на частиците в Манчестърския университет.

И така, какво се случи в този баланс?

Оттук идва и експериментът T2K. T2K е базиран в обсерваторията за неутрино Супер-Камиоканде, базирана под земята в района на Камиока в Хида, Япония.

Изследователите използваха детектора на съоръжението, за да наблюдават неутрино и техните сподвижници от антиматерия, антинеутрино, генерирани на разстояние 295 км в Японския протонно-ускорителен изследователски комплекс (J-Parc) в Токай. T2K означава Токай до Камиока.

Докато пътуват през Земята, частиците и античастиците се колебаят между различни физични свойства.

Физиците смятат, че намирането на разлика - или асиметрия - във физическите свойства на неутрино и антинеутрино може да ни помогне да разберем защо материята е толкова разпространена в сравнение с антиматерията. Тази асиметрия е известна като нарушение на паритета (CP).

Това е едно от трите необходими условия, предложени от руския физик Андрей Сахаров през 1967 г., което трябва да бъде изпълнено, за да се произвежда материя и антиматерия с различна скорост.

След анализиране на данните за девет години, изследователите откриха несъответствие в начина, по който неутрино и антинеутрино се колебаят, записвайки числата, достигнали до Супер-Камиоканде с качества, различни от тези, с който са създадени.

Резултатът достига ниво на статистическа значимост - наречено три сигма - това е достатъчно високо, за да покаже, че при тези частици се наблюдава нарушение на СР. Резултатите са публикувани в списание Nature.

"Докато нарушението на CP, включващо кварки, е експериментално установено, нарушение на CP никога не е наблюдавано при неутрино", обяснява Стефан Сьолднер-Ремболд.

"Нарушаването на симетрията на СР е едно условията (Сахаров) за съществуване на доминирана от материя Вселена, но ефектът, задвижван от кварки, е за съжаление твърде малък, за да обясни защо нашата Вселена е изпълнена главно с материя. Откриването на нарушение на СР с неутрино би било голям скок в разбирането как се е образувала Вселената."

Теория, наречена лептогенеза, свързва господството на материята с нарушение на СР, включващо неутрино. "Тези модели за лептогенеза прогнозират, че доминирането на материята всъщност се дължи на неутрино сектора. Ако наблюдавате нарушение на неутрино СР, това би ни дало категорична индикация, че моделът на лептогенезата е пътят напред", допълва проф. Сьолднер-Ремболд.

Резултатите от T2K "са сериозен намек", че ефектът на нарушение на СР може да бъде голям за неутрино.

Това би означавало, че експериментът с неутрино от ново поколение DUNE, който в момента се изгражда в мина в Южна Дакота, може да открие ефекта по-бързо от очакваното. Международният проект е с домакин, Националната ускорителна лаборатория "Ферми" в САЩ (Fermilab).

Проф. Сьолднер-Ремболд е член на научния екип на DUNE и говорител на сътрудничеството. Детекторът на експеримента ще съдържа 70 000 тона течен аргон, на една миля под земята. Той ще се използва за откриване и измерване на нарушение на CP с висока точност. Резултатът от T2K "ни доближава стъпка до това да имаме модел, който обяснява как Вселената се е развила от началото до днес - доминираната от материя Вселена".