現実がそれ自体の不完全な反映であるという理由だけで、私たちは皆ここにいます。 宇宙には対称性がないため、今日見られる何十億もの銀河に合体するために多くの物質が利用可能です。
科学者たちは10年近くの間、日本の東海から神岡(T2K)の粒子物理実験からデータを収集してきました。 それらは不均衡の最も説得力のある証拠になりました。それは、問題が発生した瞬間に問題が消えなかった理由を説明するのに役立つかもしれません。
この研究では、ニュートリノと呼ばれるほとんど質量のない粒子が、「ミラー」粒子であるアンチニュートリノと比較して形状がどのように変化するかについて、大きな違いを探しました。
皮肉なことに、ニュートリノは非常に小さいためほとんど存在せず、相互作用することなく他のほとんどの粒子をすり抜けます。 しかし、それらに欠けているものは、それらが大量に構成され、一緒に沈降して原子を形成する粒子よりも数十億倍頻繁に発生します。
実際、この豊富なニュートリノは、その奇妙な振る舞いと変化する特性と混ざり合って、暗黒物質から私たちの周りに見られる粒子の種類の明らかな不均衡まで、すべての説明を探している物理学者を引き付けます。
はるか昔、宇宙がまだ小さな(しかし拡大している)空間に詰め込まれた熱い無秩序であったとき、粒子内のエネルギーの凝縮は反対の特性を持つ粒子のペアを生成するはずでした。
これは、負に帯電した電子が、ポジトロンと呼ばれる正に帯電した反物質双子の隣に現れたことを意味します。 反物質と組み合わされた物質は放射ビームの中で消えるので、空間は光の波よりも本質的なもので満たされなければなりません。
これは明らかにそうではありません。 少なくとも実際にはそうではありません。 十分な量の物質の粒子がそれらの周りにくっついて、最終的に星、彗星、爆弾、紙のクリップなどを作成しました。
「初期の宇宙では同じ量の物質と反物質が生成されたので、宇宙学における重要な問題は、物質が支配的な今日の宇宙にどのように到達したかです」とオーストラリアのANUの実験物理学者リンゼイビッグネルは述べています。
「これがどのように起こったかの完全な全体像はまだわかりませんが、対称性の破れが必要な要素であることはわかっています」とBignell氏は言います。
対称性とは、電荷とパリティの交換、反対に発生する粒子の変化を意味します。 たとえば、粒子が反粒子になると、正の電荷は負の電荷に変わります。 パリティに関しては、これは座標シフトであり、左手が右のミラーイメージであるという事実とは異なります。
この研究の膨大な量のデータは、この重要な対称性を破ることが、振動するニュートリノで観察されたパターンの背後にあるものであると、これまで以上に確信できることを意味します。
なぜ問題が存在するのかという質問に対する決定的な答えにはまだほど遠いので、この特定の違反がこれを説明するのに役立つかどうかを判断するために、将来の実験を待つ必要があります。 そうでなければ、完全に新しい物理学を待たなければならないかもしれません。
この研究はジャーナルNatureに掲載されました。
出典：写真：スーパーカミオカンドニュートリノ検出器。 (神岡天文台/ ICRR /東京大学)
