Visste du att världens dyraste ämne är antimateria? Enligt officiella NASA-siffror är ett milligram positroner av detta sällsynta ämne värt cirka 25 miljoner dollar! Samtidigt är det knappast möjligt att få antimateria i laboratorieförhållanden på grund av att alla tidigare försök att skapa en unik energikälla har misslyckats. Varför? Det verkar som om svaret på denna fråga kan vara dold i mycket vanliga och samtidigt mystiska partiklar - neutrino.
Vad är antimateria?
I fysiken är antimateria helt enkelt det motsatta av materien. Poängen är att antimateriella partiklar alltid har samma massa som motsvarigheterna samtidigt som de har något olika "inverterade" egenskaper. Så protoner i materien har en positiv laddning och antiprotoner har en negativ laddning. Antimateria kan teoretiskt skapas i laboratoriet genom att kollidera partiklar med hög energi, men dessa händelser skapar nästan alltid lika delar av både antimateria och materia, och när två motsatta partiklar kommer i kontakt med varandra förstörs båda i en kraftfull våg av ren energi.
Det som pusslar fysiker är att nästan allt i universum, inklusive människor, är gjord av materia, snarare än lika delar av materia och antimateria. Letar du efter idéer som kan förklara vad som hindrar vårt universum från att skapa separata galaxer gjorda av antimateria har forskare funnit några bevis för att svaret kan gömma sig i mycket vanliga men dåligt förstått partiklar som är kända för mänskligheten som neutrino.
Kan neutrino samverka i antimateria?
För att kunna svara på frågor om antimateriets natur publicerade ett forskargrupp under ledning av Christopher Moher nyligen resultaten från den första uppsättningen experiment som syftar till att studera neutrinos egenskaper. Så, enligt forskarnas planer, kan inom en snar framtid ett speciellt djuphavsneutrinoexperiment (DUNE) utföras av en person, vilket är skapandet av en experimentell uppsättning för att undersöka neutrinovetenskap och partikelfysik.
Kampanjvideo:
För att förstå arten av interaktionen mellan neutrino och antimateria planerar forskare att skapa ett unikt underjordiskt instrument som heter DUNE.
För att kunna svara på frågor om antimateriets natur publicerade ett forskargrupp under ledning av Christopher Moher nyligen resultaten från den första uppsättningen experiment som syftar till att studera neutrinos egenskaper. Så, enligt forskarnas planer, kan inom en snar framtid ett speciellt djuphavsneutrinoexperiment (DUNE) utföras av en person, vilket är skapandet av en experimentell uppsättning för att undersöka neutrinovetenskap och partikelfysik.
För närvarande genomför välkända partikelkolliderare, såsom Large Hadron Collider vid CERN, experiment på kvarkar - partiklar som "konstruerar" protonerna och neutronerna i atomkärnan. Genom dessa experiment har vissa bevis funnits att materia och antimateria verkligen är symmetriska. Samtidigt antyder experiment på leptoner - lätta, svagt samverkande med materiapartiklar, antydan att dessa partiklar mer fullständigt skulle kunna förklara den universella asymmetri av standardmaterial och antimateria.
Problemet med att studera neutrino är att dessa små partiklar sällan interagerar med andra partiklar. Att hitta dessa sällsynta interaktioner innebär att forskare måste studera ett stort antal neutrino över långa tidsperioder. Dessutom kan det konstanta flödet av muoner från kosmiska strålningsinteraktioner i den övre atmosfären göra det svårt att upptäcka redan sällsynta interaktioner.
Forskarna tror att för att lösa ett sådant problem som hotar studiet av neutrinopartiklar måste vi gå ungefär en och en halv kilometer in i jorden, bygga flera 10-ton detektorer och fylla dem från insidan med flytande argon. Omedelbart därefter föreslås forskare att starta en neutrino-stråle i riktning för installationen, som tidigare måste göras i en närliggande partikelaccelerator. Enligt författarna till DUNE-programmet kommer denna installation att vara belägen senast 2022 vid Sanfords underjordiska forskningscenter nära Chicago, och eventuellt kommer den att kunna hjälpa till i studien av egenskaperna för interaktionen mellan neutrino och antimateria.
Trots att studiet av neutrinopartiklar kan ta mer än ett dussin år tror författarna att DUNE-projektet inte bara kan besvara många till synes olösliga frågor från området astrofysik, matematik och partikelfysik, men det kan till och med innehålla en nyckel till förståelse om hur och varför du och jag kunde dyka upp i vårt universum. Men det här är redan spännande.
Daria Eletskaya