Unul dintre cele mai mari mistere ale fizicii moderne este legat de disparitia antimateriei din Univers. Antimateria ar fi formata din antiparticule, care, la randul lor, au aceeasi masa ca a particulele insa sarcina electrica (si/sau alte numere cuantice) opusa fata cea a particulelor. De exemplu antiparticula electronului, antielectronul numit si pozitron, are sarcina electrica pozitiva. Teoria actuala a evolutiei Universului ne spune ca la inceput, imediat dupa Big Bang, in Univers existau un numar egal de particule si antiparticule. Acestea ar fi trebuit sa se anihileze, lasand in urma doar radiatie – un Univers in care materia nu ar exista; nu ar exista galaxii, planete si nici noi nu am fi aici sa ne punem intrebari! Faptul ca toate acestea exista demonstreaza cum ceva s-a petrecut in primele momente dupa Big Bang – un proces care a ucis antimateria lasand in urma in Univers doar materia. La ora actuala au fost gasite dovezi cum ca un asemenea proces este posibil, intrucat anumite particule si antiparticule se comporta in mod diferit. In asa-numita interactie slaba a fost descoperita o asimetrie intre comportamentul particulelor si cel al antiparticulelor, numita violarea simetriei CP, care insa nu este suficienta sa explica cantitatea actuala de materie din Univers. Cercetatorii sunt pe urmele unor noi particule care ar putea viola aceasta simetrie CP intr-o cantitate mult mai mare decat ceea ce a fost descoperit pana in prezent.

Cheia misterului ar putea sa fie neutrinii – cele mai misterioase particule dintre cele cunoscute. Neutrinii, de trei tipuri, cei electronici, muonici si tauonici, nu au sarcina electrica si interactioneaza extrem de slab cu restul materiri – ceea ce face ca experimentele asupra neutrinilor sa fie foarte dificil de efectuat. Neutrinii au masa, insa aceasta este atat de mica incat la ora actuala au fost fixate doar limite superioare asupra valorii acesteia, nimeni nefiind in stare sa masoare aceasta masa, in ciuda multor eforturi si a nenumaratelor experimente dedicate acestui studiu. Se stie ca neutrinii au masa intrucat acestia oscileaza: adica neutrinii de un anumit tip in drumul lor prin Univers se transforma dintr-un tip in alt tip, fenomen cuantic specific doar particulelor care au masa. Tocmai bazandu-se pe acest fenomen, oscilatia neutrinilor, cercetatorii din cadrul experimentului T2K din Japonia au obiectivul de a masura eventuale diferente in modul in care oscileaza neutrinii si antineutrinii (antiparticulele neutrinilor). In cadrul acestui experiment sunt generati neutrini muonici si antineutrini muonici; dupa ce acestia calatoresc prin pamant pe o distanta de circa 300 km, sunt masurati atat neutrinii electronici cat si antineutrinii electronici  produsi in urma oscilatiei neutrinilor (antineutrinilor) initiali.

Recent, dupa analiza datelor provenind din multi  ani de masuratori, cercetatorii de la T2K au publicat un articol in arXiv, care a fost trimis spre publicare unei reviste peer-reviewed, in care arata cum ca exista tendinta ca neutrinii sa oscileze mai mult decat ar fi fost de asteptat in timp ce antineutrinii oscileaza mai putin – ceea ce ar fi posibil daca neutrinii violeaza simetria CP.

Semnificatia statistica a datelor obtinute nu este inca suficienta pentru a trage o concluzie clara, insa indicatiile obtinute de la T2K arata cum ca intr-adevar neutrinii ar putea fi o solutie a misterului disparitiei antimateriei din Univers.

Noi insine in cazul acesta am datora existenta noastra in parte comportamentului neutrinilor, care ar fi contribuit la supravietuirea unei cantitati mai mari de materie dupa primele clipe ale existentei Universului in care mare parte din materie a fost anihliata de antimaterie.

 

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro