Parçacık fiziğinin Standart Modeli, maddenin temel yapı taşlarının ne olduğunu ve onlarca yıl boyunca nasıl etkileştiklerini açıklamanın başlıca aracı olmuştur. İlk olarak 1970'lerde önerilen model, yaratılan her parçacık için bir anti-parçacık olduğunu iddia ediyor. Bu nedenle, bu modelin ortaya koyduğu kalıcı bir gizem, teorik olarak maddenin ve antimaddenin eşit parçalarından oluşması durumunda Evren'in var olabilmesidir.
Ücret eşliği (CP) ihlali olarak bilinen bu eşitsizlik, uzun yıllardır deneylerin konusu olmuştur. Ancak şu ana kadar, bu ihlal veya herhangi bir muadili olmadan Evrende ne kadar madde olabileceğine dair kesin bir gösteri yapılmamıştır. Ancak uluslararası Tokai-Kamioka (T2K) işbirliğinin yayınladığı yeni bulgular sayesinde, bu eşitsizliğin neden var olduğunu anlamaya bir adım daha yaklaşabiliriz.
İlk olarak 1964'te gözlenen CP ihlali, belirli koşullar altında yük-simetri ve parite-simetri (yani CP-simetri) yasalarının geçerli olmadığını ileri sürmektedir. Bu yasalar, bir parçacığı yöneten fiziğin, karşıt parçacığıyla değiştirilirse aynı olması gerektiğini belirtirken, uzamsal koordinatları ters çevrilecektir. Bu gözlemden, en büyük kozmolojik gizemlerden biri ortaya çıktı.
Maddeyi ve karşımaddeyi düzenleyen yasalar aynıysa, o zaman neden Evren bu kadar hakimdir? Alternatif olarak, madde ve antimadde temelde farklıysa, bu simetri nosyonlarımızla nasıl uyumludur? Bu soruları cevaplamak sadece baskın kozmolojik teorilerimiz kadar önemli değil, aynı zamanda parçacıkların yönettiği zayıf etkileşimlerin nasıl çalıştığını anlamak için de içseldir.
Haziran 2011'de kurulan uluslararası T2K işbirliği, dünyada nötrino ve anti-nötrino salınımlarını inceleyerek bu gizemi yanıtlamaya adanmış ilk deneydir. Deney, Japonya Proton Hızlandırıcı Araştırma Kompleksi'nde (J-PARC) 295 km uzaklıktaki Süper Kamiokande dedektörüne doğru ateşlenen yüksek yoğunluklu muon nötrinolarının (veya muon anti-nötrinoların) üretilmesiyle başlar.
Bu dedektör şu anda dünyanın en büyük ve en sofistike sistemlerinden biridir ve güneş ve atmosferik nötrinoların algılanmasına ve incelenmesine adanmıştır. Nötrinolar iki tesis arasında seyahat ettikçe, muon nötrinolardan veya anti-nötrinolardan elektron nötrinolarına veya anti-nötrinolara kadar “lezzet” i değiştirirler. Bu nötrino ve anti-nötrino ışınlarını izlerken, deney farklı salınım hızlarını izler.
Salınımdaki bu fark, parçacıklar ve antipartiküller arasında bir dengesizlik olduğunu gösterir ve böylece ilk kez CP ihlalinin ilk kesin kanıtını sağlar. Ayrıca, standart modelin ötesinde, bilim adamlarının henüz sorgulamadığı bir fizik olduğunu da gösterecektir. Geçtiğimiz Nisan ayında, T2K tarafından üretilen ve bazı anlatım sonuçları sağlayan ilk veri seti yayınlandı.
Son zamanlarda yapılan bir basın açıklamasında T2K ortaklarından Kavli IPMU Proje Yardımcı Profesörü Mark Hartz'ın dediği gibi:
“Veri kümeleri kesin bir açıklama yapmak için hala çok küçük olsa da, büyük CP ihlali için zayıf bir tercih gördük ve veri toplama ve CP ihlali için daha hassas bir arama yapmaya devam etmekten heyecan duyuyoruz.”
Son zamanlarda yayınlanan bu sonuçlar Fiziksel İnceleme Mektupları, Ocak 2010 ile Mayıs 2016 arasındaki tüm verileri içerir. Toplamda, bu veriler 7.482 x 1020 32 elektron nötrino ve 135 muon nötrino olayı ve 7.471 × 10 veren protonlar (nötrino modunda)20 4 elektron anti-nötrino ve 66 muon nötrino olayı veren protonlar (antinötrino modunda).
Başka bir deyişle, ilk veri grubu CP ihlali için ve% 90'lık bir güven aralığıyla bazı kanıtlar sağlamıştır. Ancak bu sadece başlangıç ve deneyin tamamlanmadan önce on yıl daha sürmesi bekleniyor. Hartz, “Şanslıysak ve CP ihlali etkisi büyükse, 2026'ya kadar CP ihlali için 3 sigma kanıtı veya yaklaşık% 99,7 güven seviyesi bekleyebiliriz” dedi.
Deney başarılı olursa, fizikçiler nihayet ilk Evrenin kendini yok etmediğine nasıl cevap verebilirler. Parçacık fizikçilerinin girmek için endişeli olduklarının Evrenin bazı yönlerini açığa çıkarmasına da yardımcı olabilir! Çünkü burada, tüm temel güçlerinin birbirine nasıl uyduğu gibi, Evrenin en derin sırlarına verilen cevapların bulunması muhtemeldir.
