У пошуках будівельного блоку Всесвіту: вчені відкрили новий розділ у фізиці

Учені провели експеримент, щоб знайти невловиму субатомну частку, ключовий компонент матерії – стерильне нейтрино. Його пошуки не увінчалися успіхом, але ці результати приведуть фізиків до ще цікавіших теорій, які допоможуть пояснити, як виник Всесвіт, повідомляє CNN.

Значна частина фізиків розвиває свої теорії на підставі того, що існування стерильного нейтрино було можливим.

"Результат експерименту справді дивовижний, тому що він впливає на нові теорії у фізиці елементарних частинок та космології", — каже Марк Томсон, керівник Ради з науки та технологій Великобританії, яка фінансує свою частину експерименту Microboone.

Експеримент Microboone проводять у Національній прискорювальній лабораторії ім. Енріко Фермі в Батавії, Іллінойс, США. У цьому проекті задіяні фізики з багатьох країн.

Нейтрино

Нейтрино — це невловимі субатомні частинки, які пронизують Всесвіт, але вони майже не взаємодіють із матерією навколо нас. Кожну секунду мільярди нейтрино пронизують Землю та всі живі істоти на ній.

Нейтрино бувають трьох типів:

• Електронне нейтрино
• Мюонне нейтрино
• Тау-нейтрино

1998 року японські вчені виявили, що нейтрино змінюють свої типи під час подорожі. Стандартна модель, яка описує електромагнітну, слабку та сильну взаємодію всіх елементарних частинок, не може повністю пояснити таку зміну типів нейтрино.

Деякі фізики вважають, що, якщо вони з'ясують, чому нейтрино має таку крихітну масу, що дозволяє їм змінювати свій тип, це дасть їм глибше розуміння того, як працює Всесвіт і, зокрема, як він виник.

Матерія й антиматерія

Вчені зараз вважають, що після Великого вибуху з'явилася рівна кількість матерії й антиматерії. Але коли ці дві протилежні речовини зустрічаються, вони знищують одна одну з вивільненням енергії. Якби в ранньому Всесвіті була рівна кількість матерії та антиматерії, вони повинні нейтралізувати одна одну. Але більшість Всесвіту складається зі звичайної матерії з набагато меншою кількістю антиматерії.

Деякі вчені вважають, що в нейтрино, що змінює тип, міститься космічна "спритність рук", яка дозволила деякій матерії вижити після Великого вибуху і створити планети, зірки та галактики, що становлять Всесвіт.

У 1990-х роках в ході експерименту в Лос-Аламоській національній лабораторії Міністерства енергетики США було вироблено більше електронних нейтрино, ніж можна було б пояснити за допомогою теорії трьох нейтрино, що змінюють тип. Цей результат був підтверджений ще одним експериментом у 2002 році.

Стерильне нейтрино

Фізики припустили, що є четвертий тип нейтрино — стерильне нейтрино. Вони вирішили, що цей тип частинки може пояснити велику кількість електронних нейтрино і зможе дати уявлення про те, чому частки змінюють свій тип.

Свою назву стерильні нейтрино отримали через те, що вони взагалі не взаємодіють із матерією, тоді як інші нейтрино можуть це робити, хоч і дуже рідко. Якби вдалося виявити стерильне нейтрино, це було одним із найбільших відкриттів у субатомній фізиці, тому що ця частка не є частиною Стандартної моделі.

Експеримент Microboone

Близько 200 вчених із п'яти країн, розробили та побудували експеримент Micro Booster Neutrino, або Microboone, щоб знайти стерильне нейтрино. Microboone – це 150-тонна проекційна камера з рідким аргоном. Детектори Microboone дуже чутливі, але вчені за наслідками експерименту не знайшли жодних ознак стерильного нейтрино.

Новий розділ фізики

Але отриманий результат – це ще не кінець історії, а лише початок нового розділу у фізиці, кажуть вчені. За словами Сем Зеллер із Лабораторії Фермі те, що не було виявлено стерильне нейтрино, не говорить про те, що це суперечить попереднім висновкам.

"Попередні дані не брешуть, — каже вона. — Відбувається щось дуже цікаве, і це нам ще потрібно пояснити. Дані вказують на щось складніше, і це справді захоплююче".

Джастін Еванс із Манчестерського університету вважає, що загадка, викликана останніми відкриттями, знаменує собою поворотний момент у дослідженнях нейтрино.

"Результати експерименту Microboone ведуть нас у новому напрямку, і ми збираємося розкрити причину деяких із цих загадок".