Standardni model fizike delcev je že desetletja prevladujoče sredstvo za razlago, kaj so osnovni gradniki materije in kako se med seboj medsebojno vplivajo. Model, ki je bil prvič predlagan v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, trdi, da za vsak ustvarjen delček obstaja delček. Zaradi tega je trajna skrivnost, ki jo postavlja ta model, zakaj Vesolje lahko obstaja, če je teoretično sestavljeno iz enakih delov snovi in antimaterije.
To navidezno neskladje, znano kot kršitev paritetne obtožbe (CP), je že vrsto let predmet poskusov. Do zdaj pa ni bilo dokončnih dokazov za to kršitev ali kako lahko toliko stvari obstaja v Vesolju brez njegovega kolega. Toda zahvaljujoč novim ugotovitvam, ki jih je objavilo mednarodno sodelovanje Tokai-Kamioka (T2K), bomo morda korak bližje razumevanju, zakaj ta neskladje obstaja.
Prvič, opaženo leta 1964, kršitev CP predlaga, da se pod določenimi pogoji ne uporabljajo zakoni simetrije naboja in paritetne simetrije (aka. CP-simetrija). Ti zakoni navajajo, da bi morala biti fizika, ki ureja delček, enaka, če bi se izmenjali z njegovim delcem, medtem ko bi bile njegove prostorske koordinate obrnjene. Iz tega opažanja je nastala ena največjih kozmoloških skrivnosti.
Če so zakoni, ki urejajo materijo in antimaterijo, enaki, zakaj potem vesolje tako prevladuje v materiji? Če se materija in antimaterija bistveno razlikujeta, kako se to sklada z našimi pojmi o simetriji? Odgovor na ta vprašanja ni pomemben le, kolikor gredo naše prevladujoče kozmološke teorije, ampak so tudi bistvene za razumevanje delovanja šibkih interakcij, ki upravljajo z delci.
Mednarodno sodelovanje T2K, ustanovljeno junija 2011, je prvi eksperiment na svetu, ki je namenjen odzivu na to skrivnost s preučevanjem nevtrinskih in anti-nevtrinskih nihanj. Eksperiment se začne z visokointenzivnimi žarki muonskih nevtrinov (ali muonskih anti-nevtrinov), ki nastajajo na japonskem raziskovalnem kompleksu za pospeševanje protonov (J-PARC), ki jih nato sprožijo proti detektorju Super-Kamiokande, ki je oddaljen 295 km.
Ta detektor je trenutno eden največjih in najbolj izpopolnjenih na svetu, namenjen odkrivanju in preučevanju sončnih in atmosferskih nevtrinov. Medtem ko nevtrini potujejo med obema objektoma, spreminjajo "okus" - od muonskih nevtrinov ali anti-nevtrinov do elektronskih nevtrinov ali anti-nevtrinov. Pri spremljanju teh nevtrinskih in anti-nevtrinskih žarkov poskus spremlja različne stopnje nihanja.
Ta razlika v nihanjih bi pokazala, da obstaja neravnovesje med delci in anti delci, kar bi prineslo prve dokončne dokaze kršitve CP. To bi tudi pomenilo, da obstajajo fizike izven standardnega modela, ki jih znanstveniki še niso morali preizkusiti. Lani aprila je bil objavljen prvi niz podatkov, ki ga je izdelal T2K, kar je prineslo nekaj zgovornih rezultatov.
Kot je v nedavnem sporočilu za javnost povedal Mark Hartz, sodelavec T2K in docent projekta Kavli IPMU:
"Čeprav so nabori podatkov še vedno premajhni, da bi lahko podali dokončno izjavo, smo opazili šibko prednost pred velikimi kršitvami CP in smo navdušeni, da bomo še naprej zbirali podatke in bolj občutljivo iskali kršitev CP."
Ti rezultati, ki so bili nedavno objavljeni v Pisma o fizičnem pregledu, vključujejo vse podatke, ki se izvajajo od januarja 2010 do maja 2016. Skupaj so ti podatki obsegali 7.482 x 1020 protoni (v nevtrinskem načinu), ki so prinesli 32 elektronskih nevtrinov in 135 muonskih nevtrinskih dogodkov in 7.471 × 1020 protoni (v načinu antineutrino), ki so prinesli 4 elektronske anti-nevtrino in 66 muonskih nevtrinskih dogodkov.
Z drugimi besedami, prva serija podatkov je zagotovila nekaj dokazov o kršitvi CP in z intervalom zaupanja 90%. Toda to je šele začetek, poskus pa naj bi potekal še deset let, preden se bo zaključil. "Če bomo imeli srečo in je učinek kršitve CP velik, lahko pričakujemo 3 dokaze sigme ali približno 99,7% stopnjo zaupanja za kršitev CP do leta 2026," je dejal Hartz.
Če se eksperiment izkaže za uspešnega, bodo fiziki končno lahko odgovorili, kako se zgodnje vesolje ni uničilo. Verjetno bo pomagalo razkriti tudi vidike vesolja, v katere si fiziki delcev želijo priti! V njej so verjetno najti odgovore na najgloblje skrivnosti vesolja, na primer, kako se vse njegove temeljne sile ujemajo.
