راز آفرینش جهان فاش شد: نوترینوها چرا ماده بر ضد ماده پیروز شد؟
راز آفرینش جهان فاش شد: نوترینوها چرا ماده بر ضد ماده پیروز شد؟
دانشمندان دانشگاه ایندیانا گامی بلند در درک چگونگی پیدایش جهان برداشتند. این پیشرفت از همکاری بی‌سابقه دو تیم پژوهشی بین‌المللی در مطالعه نوترینوها به دست آمد.
به گزارش نیوزلن و به نقل از سای‌تک‌دیلی، یافته‌ها پژوهشگران را به حل یکی از بزرگ‌ترین معماهای علم نزدیک‌تر کرده است: چرا جهان پر از ماده، ستارگان، سیارات و حیات است، نه هیچ.
گفتنی است، آزمایش NOvA در آمریکا و T2K در ژاپن داده‌های خود را ترکیب کردند تا رفتار پنهان نوترینوها و ضدذرات‌شان را روشن سازند.
بر این اساس، ممکن است دلیل جلوگیری جهان اولیه از نابودی بلافاصله پس از مه‌بانگ آشکار شود. در هر آزمایش، پرتوهای نوترینو با شتاب‌دهنده‌های قدرتمند تولید شده و پس از طی مسافت‌های طولانی زیرزمینی مشاهده می‌شوند.
تشخیص آن‌ها چالش عظیمی است؛ از میلیاردها ذره، تنها معدودی اثر قابل اندازه‌گیری برجای می‌گذارند. پژوهشگران با آشکارسازهای پیشرفته و ابزارهای محاسباتی، این تعاملات نادر را بازسازی می‌کنند تا نوسان نوترینوها را درک کنند.
گفته می‌شود نوترینوها از فراوان‌ترین ذرات کیهانند. آن‌ها بدون بار الکتریکی و تقریباً بدون جرم، به سختی قابل تشخیص‌اند، اما همین ویژگی آن‌ها را ارزشمند می‌سازد.
درک نوترینوها می‌تواند معمای کیهان‌شناسی را حل کند: چرا جهان از ماده ساخته شده؟ از نظر نظری، مه‌بانگ باید ماده و ضد ماده را به تساوی تولید می‌کرد که یکدیگر را نابود می‌کردند. اما چیزی تعادل را برهم زد و ماده غالب شد.
فیزیکدانان گمان می‌برند نوترینوها کلید این رازند. نوترینوها در سه «طعم» الکترونی، موئونی و تاوئی وجود دارند و حین سفر در فضا از طعمی به طعم دیگر نوسان می‌کنند.
تفاوت این نوسان میان نوترینو و ضد نوترینو می‌تواند دلیل پیروزی ماده را نشان دهد. برجسته‌ترین ویژگی مطالعه نیچر، ترکیب داده‌های دو رصدخانه برتر جهان است.
NOvA پرتو نوترینو را ۸۱۰ کیلومتر از فرمی‌لب نزدیک شیکاگو به آشکارساز ۱۴ هزار تنی در مینه‌سوتا می‌فرستد. T2K نیز پرتوی را ۲۹۵ کیلومتر از جی‌پارک در توکای به سوپر-کامیوکنده زیر کوه ایکنویاما هدایت می‌کند.
گفته می‌شود، تحلیل مشترک حساسیت‌های مکمل دو آزمایش را بهره می‌برد و ارزش همکاری را نشان می‌دهد. NOvA با مسیر طولانی‌تر و T2K با پرتو شدیدتر، دقت بی‌سابقه‌ای فراهم کردند.
با ادغام داده‌ها، اندازه‌گیری دقیق‌تری از پارامترهای نوسان نوترینو به دست آمد، به ویژه عدم تقارن میان نوترینو و ضد نوترینو. این مطالعه بر تقارن CP تمرکز دارد؛ ایده‌ای که ماده و ضد ماده باید آینه کامل یکدیگر باشند. اما جهان تقریباً تماماً از ماده ساخته شده و ضد ماده‌ای از مه‌بانگ باقی نمانده.
نتایج نشان می‌دهد نوترینوها و ضد نوترینوها نوسان متفاوتی دارند و تقارن CP را نقض می‌کنند. این سرنخ می‌تواند نخستین گام برای توضیح وجود ماده باشد. پروفسور مسیه می‌گوید: «در این پرسش بزرگ و به‌ظاهر حل‌نشدنی پیشرفت کردیم: چرا چیزی هست نه هیچ؟» او می‌افزاید: «زمینه را برای پژوهش‌های آینده با نوترینوها فراهم کردیم.»
اما از سوی دیگر، دانشمندان معتقدند که سود این کار فراتر از فیزیک است. برای مثال، فناوری‌های تشخیص نوترینو در الکترونیک سریع و پردازش داده کاربرد صنعتی دارند. مسیه تأکید دارد: «نوآوری‌های تحول‌آفرین از فیزیک انرژی بالا به همه بخش‌های جامعه رسیده.»
معمولاً گفته می‌شود دانشجویان نسل بعد در علم داده، یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی غوطه‌ور می‌شوند و سپس به صنعت می‌روند. این نکته را هم باید در نظر بگیریم که تیم‌های NOvA و T2K نیز صدها دانشمند از بیش از ده کشور را دربرمی‌گیرند.
همچنین، این همکاری علمی، الگویی برای آزمایش‌های بزرگ آینده فیزیک ذرات است. مسیه در پایان می‌گوید: «فریبنده است که پرسش عظیمی مانند چرایی ماده به جای ضد ماده، به گام‌های کوچک تجزیه می‌شود».
استاد مسیه در پایان سخنان خود می‌گوید: «به جای شگفت‌زده شدن از بزرگی کیهان، ما در واقع به سوی پاسخی برای چرایی بودن‌مان در کیهان پیش می‌رویم».
