아주 초기에는 우주, 빅뱅 직후 '문제'와 '반물질'은 모두 같은 양으로 존재했습니다. 그러나 지금까지 알려지지 않은 이유로 '문제'가 현재를 지배하고 있다 우주. T2K 연구자들은 최근 중성미자에서 전하 패리티 위반이 발생할 가능성과 이에 상응하는 반중성미자 진동을 보여주었습니다. 이는 이유를 이해하는 데 한 걸음 더 나아간 것입니다. 문제 지배하다 우주.
빅뱅(약 13.8억 년 전에 발생) 및 기타 관련 물리학 이론은 초기 우주 방사선이 '지배적'이었고 '문제' 그리고 '반물질' 같은 양으로 존재했다.
그러나 우주 오늘날 우리가 알고 있는 것은 '물질'이 지배적입니다. 왜? 이것은 가장 흥미로운 미스터리 중 하나입니다. 우주. (1).
XNUMXD덴탈의 우주 오늘날 우리가 알고 있는 같은 양의 '물질'과 '반물질'은 자연법칙에 따라 쌍으로 생성된 다음 소멸되어 '우주 배경 복사'로 알려진 복사를 반복적으로 생성합니다. 빅뱅 이후 약 100마이크로초 이내에 물질(입자)은 어떻게든 XNUMX억 분의 XNUMX로 반입자보다 많아지기 시작했고 몇 초 안에 모든 반물질이 파괴되어 물질만 남게 되었습니다.
물질과 반물질 사이에 이런 종류의 차이나 비대칭을 만드는 과정이나 메커니즘은 무엇입니까?
1967년에 러시아 이론 물리학자 안드레이 사하로프(Andrei Sakharov)는 불균형(또는 서로 다른 속도로 물질과 반물질의 생성)이 발생하는 데 필요한 세 가지 조건을 가정했습니다. 우주. 첫 번째 사하로프 조건은 중입자수(상호작용에서 보존되는 양자수) 위반입니다. 이는 양성자가 매우 천천히 붕괴하여 중성 파이온이나 양전자와 같은 더 가벼운 아원자 입자로 변한다는 것을 의미합니다. 마찬가지로, 반양성자는 파이온과 전자로 붕괴되었습니다. 두 번째 조건은 전하 공액 대칭(C) 및 전하 공액-패리티 대칭(CP)의 위반으로 전하-패리티 위반이라고도 합니다. 세 번째 조건은 중입자 비대칭을 생성하는 과정이 쌍소멸의 발생을 감소시키는 빠른 팽창으로 인해 열 평형 상태에 있어서는 안 된다는 것입니다.
CP 위반에 대한 Sakharov의 두 번째 기준은 입자와 입자가 붕괴하는 방식을 설명하는 반입자 사이의 일종의 비대칭의 예입니다. 입자와 반입자가 거동하는 방식, 즉 이동, 상호작용 및 붕괴 방식을 비교함으로써 과학자들은 비대칭의 증거를 찾을 수 있습니다. CP 위반은 미지의 물리적 과정이 물질과 반물질의 차등 생산에 책임이 있다는 증거를 제공합니다.
전자기 및 '강한 상호 작용'은 C 및 P에서 대칭인 것으로 알려져 있으며 결과적으로 제품 CP(3)에서도 대칭입니다. ''그러나 이것은 C와 P 대칭을 모두 위반하는 '약한 상호 작용'의 경우 반드시 그런 것은 아닙니다.'' BA Robson 교수는 말합니다. 그는 또한 "약한 상호작용에서 CP의 위반은 그러한 물리적 과정이 중입자 수의 간접적인 위반으로 이어질 수 있어 물질 생성이 반물질 생성보다 선호될 수 있음을 의미합니다"라고 말합니다. 비쿼크 입자는 CP 위반을 나타내지 않는 반면, 쿼크의 CP 위반은 너무 작아 물질과 반물질 생성에 차이가 없을 정도로 중요하지 않습니다. 따라서 렙톤의 CP 위반(중성미자) 중요해지고 그것이 입증되면 왜 우주 물질이 지배적이다.
CP 대칭 위반이 아직 결정적으로 입증되지는 않았지만(1) 최근 T2K 팀이 보고한 연구 결과에 따르면 과학자들이 실제로 이에 가깝습니다. T2K(Tokai to Kamioka)에서 고도로 정교한 실험을 통해 입자에서 전자 및 중성미자로의 전이가 반입자에서 전자 및 반중성미자로의 전이보다 우선한다는 것이 처음으로 입증되었습니다(2). T2K는 일본의 양성자 가속기 연구 단지(J-Parc)인 한 쌍의 실험실을 의미합니다. 도카이 슈퍼 카미오칸데 지하 중성미자 관측소 카미오카, 약 300km 떨어진 일본. 도카이의 양성자 가속기는 고에너지 충돌로 입자와 반입자를 생성했고 가미오카의 탐지기는 중성미자와 반물질 대응물인 반중성미자를 매우 정밀하게 측정하여 관찰했습니다.
T2K에서 수년간의 데이터를 분석한 후 과학자들은 중성미자 진동에서 CP 대칭 파괴를 제어하는 delta-CP라는 매개변수를 측정할 수 있었고 결국 다음으로 이어질 수 있는 중성미자 속도 향상에 대한 불일치 또는 선호도를 발견했습니다. 중성미자와 반중성미자가 진동하는 방식으로 CP 위반을 확인합니다. T2K팀이 찾아낸 결과는 3시그마, 즉 99.7% 신뢰수준의 통계적 유의성에서 유의미하다. 중성미자와 관련된 CP 위반의 확인이 물질의 지배와 연결된다는 점에서 획기적인 성과입니다. 우주. 더 큰 데이터베이스를 사용한 추가 실험에서는 이 렙토닉 CP 대칭 위반이 쿼크의 CP 위반보다 큰지 여부를 테스트합니다. 그렇다면 우리는 마침내 '왜'라는 질문에 대한 답을 얻게 될 것입니다. 우주 물질이 지배적이다.
T2K 실험은 CP 대칭 위반이 발생했음을 명확하게 입증하지는 않지만 향상된 전자 중성자 속도에 대한 강한 선호를 결론적으로 보여주고 CP 대칭 위반 발생을 증명하는 데 더 가까워지고 결국 왜 '라고 대답해? 우주 물질이 지배적이다'.
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참조 :
1. Tokyo University, 2020. ''T2K 결과는 Neutrino CP Phase의 가능한 값을 제한합니다 -…..'' 보도 자료 16년 2020월 XNUMX일 게시. http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ 17년 2020월 XNUMX일에 확인함.
2. The T2K Collaboration, 2020. 중성미자 진동에서 물질-반물질 대칭-위반 위상에 대한 제약. 네이처 580권, 339-344페이지(2020). 게시: 15년 2020월 XNUMX일. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. Robson, BA, 2018. 물질-반물질 비대칭 문제. 고에너지 물리학 저널, 중력 및 우주론, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
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