Olemme kaikki täällä vain siksi, että todellisuus on epätäydellinen heijastus itsestään. Koska symmetria puuttuu maailmankaikkeudesta, käytettävissä on paljon aineita, jotka yhdistyvät nykypäivän miljardeihin galakseihin.
Lähes vuosikymmenen ajan tutkijat ovat keränneet tietoja Tokai-Kamioka (T2K) -hiukkasten fysiikan kokeesta Japanissa. Niistä on tullut vakuuttavin todiste epätasapainosta, mikä voi auttaa selittämään, miksi aine ei hävinnyt heti, kun se syntyi.
Tutkimuksessa etsittiin merkittäviä eroja siinä, kuinka lähes massattomat neutriinoiksi kutsutut hiukkaset muuttavat muotoa verrattuna niiden 'peilipartikkeliin, antineutriineihin.
Ironista kyllä, neutriinot ovat niin pieniä, että niitä tuskin on olemassa, ne liukuvat useimpien muiden hiukkasten ohitse vuorovaikutuksessa. Mutta mitä heiltä puuttuu, ne muodostavat valtavat määrät, joita esiintyy miljardia kertaa useammin kuin hiukkasia, jotka asettuvat yhteen muodostaen atomeja.
Itse asiassa tämä neutriinojen runsaus sekoitettuna outoon käyttäytymisensä ja muuttuvien ominaisuuksiensa kanssa houkuttelee fyysikkoja etsimään selitystä kaikelle pimeästä aineesta näennäiseen epätasapainoon ympärillämme näkemiemme hiukkastyyppien suhteen.
Kauan sitten, kun maailmankaikkeus oli vielä kuuma häiriö, joka oli pakattu pieneen (mutta laajenevaan) avaruuteen, energian tiivistymisen hiukkasissa olisi pitänyt tuottaa hiukkasparia, joilla on vastakkaiset ominaisuudet.
Tämä tarkoittaa, että negatiivisesti varautuneet elektronit ilmestyivät positiivisesti varautuneiden antiaine-kaksosien viereen, joita kutsutaan positroneiksi. Koska aine yhdessä antimaterian kanssa katoaa säteilysäteestä, tila on täytettävä vain valon aalloilla.
Näin ei tietenkään ole. Ainakin ei oikeastaan. Tarpeeksi ainehiukkasia, jotka ovat kiinni toistensa ympärillä, lopulta luomaan esimerkiksi tähtiä, komeettoja, pommeja ja paperiliittimiä.
“Varhaisessa maailmankaikkeudessa luotiin yhtä suuri määrä ainetta ja antimateriaa, joten tärkeä kysymys kosmologiassa on, kuinka pääsimme tänään näkemäämme universumiin, jossa aine on hallitseva”, kertoi kokeellinen fyysikko Lindsay Bignell ANU: sta Australiasta.
“Meillä ei ole vielä täydellistä kuvaa siitä, miten tämä tapahtui, mutta tiedämme, että symmetrian murtaminen on välttämätön komponentti”, Bignell sanoo.
Symmetria tarkoittaa varauksen ja pariteetin vaihtoa, hiukkasten muutoksia, jotka tapahtuvat vastakkain. Esimerkiksi positiiviset varaukset muuttuvat negatiivisiksi, kun hiukkasista tulee antihiukkasia. Mitä tulee pariteettiin, tämä on koordinaattisiirtymä, toisin kuin se, että vasen kätesi on oikeanpuoleinen peilikuva.
Tämän tutkimuksen tietojen massa tarkoittaa, että voimme olla varmempia kuin koskaan, että tämän kriittisen symmetrian rikkominen on värähtelevien neutriinojen havaitun mallin takana.
Olemme edelleen kaukana lopullisesta vastauksesta kysymykseen, miksi aine on olemassa sellaisenaan, ja meidän on odotettava tulevia kokeita selvittääkseen, auttaako tämä rikkomus tämän selittämistä. Jos ei, niin meidän on ehkä odotettava täysin uutta fysiikkaa.
Tämä tutkimus julkaistiin Nature-lehdessä.
Lähteet: Kuva: Super Kamiokand Neutrino Detector. (Kamiokan observatorio / ICRR / Tokion yliopisto)
