İtalya'daki bir dağın derinliklerinde, bilinen evrenin en soğuk metreküpünde bilim adamları, nötrino adı verilen hayalet parçacıkların kendi antimadde ortakları olarak davrandıklarına dair kanıt arıyorlar. Bu araştırmacıların buldukları, evrendeki madde ve antimadde dengesizliğini açıklayabilir.
Şimdiye kadar, boş elle geldiler.
Gran Sasso, İtalya'daki CUORE (Nadir Olaylar için Kriyojenik Yeraltı Gözlemevi) deneyinin ilk iki ayındaki en son sonuçlar, kozmik radyasyon tarafından üretilen nötrinoların kendi antimadde ortakları olduğunu kanıtlayan bir sürecin ipucu olmadığını gösteriyor. Bu, işlem gerçekleşirse, nadiren gerçekleşir, kabaca her 10 septilyonda (10 ^ 25) yılda bir gerçekleşir.
Bu deneyin nihai amacı, evrenin en kalıcı bilmecelerinden birini ve burada olmamamız gerektiğini öneren birini çözmek. Bu bilmece vardır çünkü teorik Büyük Patlama - küçük bir tekillikin evreni oluşturmak için 13.8 milyar yılı aşkın bir süredir şiştiği söylenen - yüzde 50 madde ve yüzde 50 antimadde ile bir evrenle sonuçlanmış olmalıydı.
Madde ve antimadde buluştuğunda birbirlerini yok eder ve yok ederler.
Ama bugün gördüğümüz şey bu değil. Bunun yerine, evrenimiz çoğunlukla madde ve bilim adamları tüm karşımaddeye ne olduğunu keşfetmek için uğraşıyorlar.
Nötrinoların devreye girdiği yer burasıdır.
Nötrino nedir?
Nötrinolar hemen hemen hiç kütlesi olmayan küçük temel parçacıklardır. Her biri bir atomdan daha küçüktür, ancak doğada en bol bulunan parçacıklardan bazılarıdır. Hayaletler gibi, kimseyi (hatta nötrinoları) fark etmeden insanlardan ve duvarlardan geçebilirler.
Çoğu temel parçacık, antipartikül adı verilen ve normal madde partneri ile aynı kütleye ancak ters yüke sahip olan garip bir antimadde karşılığı vardır. Ancak nötrinolar kendi başlarına biraz tuhaftır, çünkü kütleleri neredeyse hiç yoktur ve onlar da chargelessizdir. Yani, fizikçiler kendi antipartikülleri olabileceğini tahmin ettiler.
Bir parçacık kendi parçacığı olarak hareket ettiğinde, buna Majorana parçacığı denir.
Teorik fizikçi Sabine "Şu anda sahip olduğumuz teoriler, nötrinoların bu Majorana tipinde olup olmadığını söylemiyorlar. Ve bu çok ilginç bir şey, çünkü zaten nötrinolar hakkında bir şey eksik olduğumuzu biliyoruz." Almanya'daki Frankfurt İleri Araştırmalar Enstitüsü'nde çalışan Hossenfelder, Live Science'a verdiği demeçte. CUORE'un bir parçası olmayan Hossenfelder, nötrinoların tuhaf açıklanamayan özelliklerinden bahsediyor.
Nötrinolar Majorana ise, o zaman madde ve antimadde arasında geçiş yapabilirlerdi. Nötrinoların çoğu evrenin başlangıcında sıradan bir maddeye dönüştüyse, araştırmacılar, bunun maddenin neden antimaddeden daha ağır bastığını ve neden var olduğumuzu açıklayabileceğini söyledi.
CUORE deneyi
Tipik bir laboratuvarda nötrinoları incelemek zordur, çünkü diğer maddelerle nadiren etkileşirler ve tespit edilmesi son derece zordur - milyarlar her dakika fark edilmeden geçer. Bunları diğer radyasyon kaynaklarından ayırmak da zor. Bu yüzden fizikçilerin devasa bir çelik kürenin, İtalyan Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı tarafından işletilen bir nötrino dedektörünü kapladığı - Dünya yüzeyinin yaklaşık 1,6 kilometre altına - yeraltına gitmeleri gerekiyordu.
Bu laboratuvar, nötrinosuz çift beta bozunma adı verilen bir sürecin kanıtını arayan CUORE deneyinin evidir - nötrinoların kendi antipartikülleri gibi davrandığını söylemenin başka bir yolu. Normal bir çift beta bozunma işleminde, bir çekirdek bozunur ve iki elektron ve iki antineutrino yayar. Bununla birlikte, nötrinosyonsuz çift beta bozunması herhangi bir antinötrino yaymaz, çünkü bu antinötrinolar kendi antipartikülleri olarak hizmet edebilir ve birbirlerini yok edebilirler.
Bu süreci "görme" çabalarında fizikçiler, bir tellür izotopunun radyoaktif bozunması sırasında yayılan enerjiyi (ısı şeklinde) izlediler. Nötrinosyonsuz çift beta bozunma meydana gelirse, belirli bir enerji seviyesinde bir tepe noktası olur.
Bu ısı enerjisini doğru bir şekilde tespit etmek ve ölçmek için, araştırmacılar bilinen evrendeki en soğuk metreküpü hazırladılar. Eksi 459.652 derece Fahrenheit (eksi 273.14 derece Santigrat) olan 10 mili-kelvinde (mK) çalışan neredeyse 1.000 kristal tellür dioksit (TeO2) ile muazzam bir termometreyle karşılaştırıyorlar.
Radyoaktif tellür atomları bozulurken, bu dedektörler o enerji zirvesini arar.
Araştırmacı Karsten, "Nötrinoların kendi antipartikülleri olduğu gözlemi önemli bir keşif olacak ve yaygın olarak kabul edilen parçacık fiziğinin Standart Modelini yeniden yazmamızı gerektirecek. Maddenin kütleye sahip olması için yeni ve farklı bir mekanizma olduğunu bize söyleyecektir." Yale Üniversitesi'nde profesör olan Heeger, Live Science'a söyledi.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde fizik profesörü ve CUORE ekibinin bir parçası olan Lindley Winslow, ve CUORE, nötrino'nun kendi antipartikülü olduğunu kesin olarak gösteremese bile, çalışmada kullanılan teknolojinin başka kullanımları olabilir.
Winslow Live, "CUORE'u 10 mK'ye kadar soğutan teknoloji, kuantum hesaplama için süper iletken devreleri soğutmak için kullanılan teknolojiyle aynıdır. Yeni nesil kuantum bilgisayarlar CUORE tarzı bir kriyostatta yaşayabilir. Bize erken benimseyen diyebilirsiniz." Bilim.
