تلمح تجربة النيوترونو لاكتشاف لماذا المادة أكثر من المادة المضادة في الكون

وجدت تجربة (Tokai to Kamioka) – اختصارًا T2K- أدلة على أن النيوترونات قد تتصرف بشكل مختلف عن شبيهاتها في المادة المضادة. في رؤية محتملة لنيوترينو الإلكترون في كاشف (سوبر- كاميوكاندي Super-Kamiokande) في هيدا، اليابان (كما هو موضح)، وتمثل البقع الملونة أجهزة استشعار تستشعر الضوء الناتج من تفاعل النيوترينوات.

وتشير دراسة جديدة إلى أن النيوترونات قد تتصرف بشكل مختلف عن نظيراتها التي تقابلها من المادة المضادة. وتزيد النتيجة من شكوك العلماء في إمكانية مساعدة الجسيمات الأولية خفيفة الوزن على تفسير لماذا توجد المادة أكثر من المادة المضادة في الكون.
في الانفجار الكبير، قبل 13.8 مليار سنة، تم تكوين المادة والمادة المضادة بكميات متساوية.

لتوجيه هذا التوازن إلى حالة الكون الحالية التي تهيمن عليها المادة، يجب أن تتصرف المادة والمادة المضادة بشكل مختلف، وهو مفهوم يعرف باسم انتهاك cp “قاعدة ندية الشحنة السوية”.

في النيوترونات، التي تأتي بثلاثة أنواع – الإلكترون(electron) الميون(muon) والتاو(tau) – يمكن قياس انتهاك CP من خلال مراقبة كيفية اهتزاز النيوترونات، أو تغيرها من نوع إلى آخر. ووجد الباحثون في تجربة T2K أن نيوترينوات الميون تحولت إلى نيوترينوات الإلكترون أكثر مما كان متوقعا، في حين أن نيوترينوات الميون المضادة تشكلت لتكون نيوترينوات الإلكترون المضادة بشكل أقل في كثير من الأحيان.

وهذا يشير إلى أن النيوترينوات تخالف قاعدة ندية الشحنة، وتم هذا في الرابع من أغسطس الحالي في ندوة في منظمة مسرع الطاقة العالية للبحوث (HEARO) في تسوكوبا، اليابان.

وقدم العلماء في T2K سابقًا تلميحًا ضعيفًا على انتهاك قاعدة ندية الشحنة، لكن النتيجة الجديدة مبنية على ضعف البيانات تقريبًا رغم ذلك لا تزال غير حاسمة. وفي لغة الفيزياء فقد حصلت التجربة على 2 سيجما والسيجما هو مقياس قوة الأدلة إحصائيًا. من أجل إعلان اكتشاف ما مثلًا يحتاج الفيزيائيون عادة إلى دليل بقوة خمسة سيجما.

لكن حتى ثلاثة سيجما لا تزال بعيدة – T2K يمكن أن تصل إلى هذا الاكتشاف بحلول عام 2026. تجربة مستقبلية الآن قيد الإنشاء في مختبر سانفورد للبحوث تحت الأرض وقد تصل التجربة إلى خمسة سيغما.

يقول الفيزيائي تشانغ كي جونغ (Chang Kee Jung) من جامعة ستوني بروك (Stony Brook University) في نيويورك، وهو عضو في تجربة T2K التعاونية “إنه يستحق الصبر” ويضيف قائلا “إننا نتعامل مع مشاكل عميقة حقا”.

إضافة: (T2K (Tokai to Kamioka: هي تجربة في مجال فيزياء الجسيمات والتي تضمن التعاون بين عدة دول، اليابان وكندا وفرنسا وألمانيا وإيطاليا وكوريا الجنوبية وبولندا وروسيا وإسبانيا وسويسرا والولايات المتحدة والمملكة المتحدة ويقع مقرها الرئيسي في اليابان.
الميون(muon): وهو جسيم دون ذري مستقر من نفس الطبقة مثل الإلكترون (ليبتون)، ولكن مع كتلة أكبر بحوالي 200 مرة. وهو يشكل كمية كبيرة من الكثير من الإشعاع الكوني الذي يصل إلى سطح الأرض.

المصادر: 1