ごく初期の頃 宇宙、ビッグバン直後、「問題」と「反物質」は両方とも同じ量で存在しました。ただし、これまでのところ理由は不明ですが、「問題「現在を支配している」 宇宙。 T2Kの研究者らは最近、ニュートリノおよびそれに対応する反ニュートリノ振動において電荷パリティ違反の可能性が発生していることを示した。これはその理由を理解する上での一歩です 問題 それを支配する 宇宙.
ビッグバン（約13.8億年前に発生）および他の関連する物理学の理論は、初期の 宇宙 放射線が「優勢」であり、「問題' そしてその '反物質'同量存在しました。
しかし 宇宙 今日私たちが知っているのは「物質」が支配的であるということです。なぜ？これは最も興味深い謎の一つです 宇宙。 （1）。
宇宙 今日私たちが知っているのは、等量の「物質」と「反物質」から始まり、両方とも自然法則が要求するようにペアで作成され、その後、「宇宙背景放射」として知られる放射線を繰り返し生成して消滅しました。 ビッグバンから約100マイクロ秒以内に、物質（粒子）はどういうわけか反粒子の数をXNUMX億分のXNUMXと数え始め、数秒以内にすべての反物質が破壊され、物質だけが残りました。
物質と反物質の間にこの種の違いや非対称性を生み出すプロセスやメカニズムは何ですか？
1967年、ロシアの理論物理学者アンドレイ・サハロフは、地球環境の不均衡（または物質と反物質の異なる速度での生成）が起こるために必要なXNUMXつの条件を仮定した。 宇宙。最初のサハロフ条件はバリオン数 (相互作用において保存されたままの量子数) 違反です。これは、陽子が非常にゆっくりと崩壊して、中性パイオンや陽電子などのより軽い亜原子粒子になったことを意味します。同様に、反陽子はパイオンと電子に崩壊します。 2 番目の条件は、電荷共役対称性 C および電荷共役パリティ対称性の違反 (CP は電荷パリティ違反とも呼ばれます) です。 3 番目の条件は、バリオン非対称性を生成するプロセスが、対消滅の発生を減少させる急速な膨張により熱平衡状態にあってはならないということです。
これはサハロフのCP対称性の破れのXNUMX番目の基準であり、粒子とその反粒子の間の一種の非対称性の例であり、それらが崩壊する方法を説明しています。 粒子と反粒子の振る舞い、つまり、それらが移動、相互作用、崩壊する方法を比較することにより、科学者はその非対称性の証拠を見つけることができます。 CP対称性の破れは、いくつかの未知の物理的プロセスが物質と反物質の異なる生成の原因であるという証拠を提供します。
電磁相互作用と「強い相互作用」は、CとPの下で対称であることが知られており、その結果、それらは積CPの下でも対称です（3）。 「しかし、これは必ずしも「弱い相互作用」の場合ではなく、CとPの両方の対称性に違反します。」 BAロブソン教授は言う。彼はさらに、「弱い相互作用におけるCPの違反は、そのような物理的プロセスがバリオン数の間接的な違反につながり、反物質の生成よりも物質の生成が優先される可能性があることを示唆している」と述べている。非クォーク粒子は CP 破れを示さないのに対し、クォークの CP 破れは小さすぎて、物質と反物質の生成に違いがあるほど重要ではありません。したがって、レプトンの CP 違反 (ニュートリノ) が重要になり、それが証明されれば、その理由がわかるでしょう。 宇宙 物質が支配的です。
CP対称性の破れはまだ決定的に証明されていませんが（1）、T2Kチームによって報告された調査結果は、科学者が本当にそれに近いことを最近示しています。 T2K（東海から神岡）での高度な実験により、粒子から電子およびニュートリノへの遷移が反粒子から電子および反ニュートリノへの遷移よりも優先されることが初めて実証されました（2）。 T2Kは、XNUMXつの研究所、日本の陽子加速器研究施設（J-Parc）を指します。 東海 とスーパーカミオカンデ地下ニュートリノ天文台 神岡、 日本、約300キロ離れています。 東海の陽子加速器は高エネルギー衝突から粒子と反粒子を生成し、神岡の検出器は非常に正確な測定を行うことでニュートリノとその反物質の対応物である反ニュートリノを観測しました。
T2K での数年間のデータの分析後、科学者たちは、ニュートリノ振動における CP 対称性の破れを支配するデルタ CP と呼ばれるパラメータを測定することができ、最終的にはニュートリノ速度の増大につながる不一致または優先性を発見しました。ニュートリノと反ニュートリノの振動方法におけるCP破れの確認。 T2K チームが発見した結果は、3 シグマまたは 99.7% の信頼水準の統計的有意性で有意です。ニュートリノを含むCP破れの確認は、宇宙空間における物質の支配と関連しているため、これは画期的な成果である。 宇宙。さらに大規模なデータベースを使用したさらなる実験では、このレプトニック CP 対称性の破れがクォークの CP 対称性の破れよりも大きいかどうかがテストされます。もしそうなら、なぜそうなるのかという質問に対する答えが最終的に得られるでしょう。 宇宙 物質が支配的です。
T2K 実験は CP 対称性の破れが起こったことを明確に証明するものではありませんが、電子中性子速度の向上が強い傾向にあることを決定的に示し、CP 対称性の破れの発生、そして最終的にはその存在の証明に私たちを近づけるという意味で画期的な実験です。 「なぜそうなるのか」と答えてください 宇宙 物質が支配的だ」
***
参照：
1.東京大学、2020年。「T2Kの結果はニュートリノCPフェーズの可能な値を制限します-…..」プレスリリースは16年2020月XNUMX日に公開されました。オンラインで入手可能 http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ 17年2020月XNUMX日にアクセス。
2. T2Kコラボレーション、2020年。ニュートリノ振動における物質-反物質の対称性に違反する位相に対する制約。 Nature volume 580、339〜344ページ（2020）。 公開日：15年2020月XNUMX日。DOI： https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3.ロブソン、BA、2018年。物質-反物質の非対称性の問題。 Journal of High Energy Physics、Gravitation and Cosmology、4、166-178。 https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
