Hová lett az antianyag?

A neutronbomlás két típusában egy proton, egy elektron és egy elektron-antineutrínó keletkezik, de a bomlástermékek eltérő irányokba távoznak. A NIST kísérleteiben nem mutattak ki eltérést egyik típus javára sem. Az érzékenység növelése azonban segített megmagyarázni miért nincs egyensúlyban a Világegyetemben az anyag és az antianyag.
Illusztráció: emiT team

Noha a pontos választ nem ismerjük, a kutatók képzeletében rengeteg elmélet született e rendkívül furcsa jelenség magyarázatára. De vajon melyik lehet az „igazi”?

Az amerikai Nemzeti Szabványosítási és Technológiai Intézet (NIST) kutatócsoportjának nemrégiben közölt összefoglalója is e kérdést feszegeti. A kutatók az elmúlt tíz évben neutronok viselkedését tanulmányozták, érzékenyebb mérések segítségével, mint eddig valaha. Noha a természet e titkára még nem derült fény, az eredményeknek köszönhetően jelentősen csökkenthető a szóba jöhető elméletek száma.

Annak ellenére, hogy az antianyagot többnyire csak a tudományos fantasztikumból ismerjük, az mégis egy létező, ámbár igen furcsa anyagfajta. A kozmológusok úgy gondolják, a kezdet kezdetén anyag és antianyag a legtökéletesebb egyensúlyban létezett, az anyag e két fajtája pontosan azonos mennyiségben volt jelen a Világegyetemben. Amikor az anyag- és az antianyag részecskék összetalálkoznak, megsemmisülnek, és fotonokat bocsátanak ki.

Így történhetett ez sok milliárd évvel ezelőtt is: az Univerzumban lévő anyag és antianyag egyesült, és energiává alakult. Anyagból azonban egy ici-picivel mégis több volt, így az anyagnak ez a kis része megmaradhatott, hogy csillagokat, galaxisokat, köveket, és élőlényeket hozzon létre.

„De, miért győzhetett az anyag az antianyag felett?” – teszi föl a kérdést Pieter Mumm, a NIST Fizikai Mérések Laboratóriumának kutatója. „Rengeteg elmélet van, mely ezt az eltérést magyarázza, nincsenek azonban olyan kísérleti bizonyítékok, melyek bármelyik elméletet is alá tudnák támasztani.  A mai fizika egyik legnagyobb rejtélye, hogy miért létezhet egyáltalán a Világegyetem. A jelenleg elfogadott elméletek erre nem adnak magyarázatot.”

A választ a neutronok radioaktivitásának vizsgálata adhatja meg. A neutronok két különböző módon tudnak elbomlani, és speciális detektorok segítségével e két bomlási módot meg is különböztethetjük. Az eddigi kísérletek azt mutatták, hogy a neutronok pontosan egyforma valószínűséggel bomlanak el mindkét módon, ha azonban egy kis eltérés mutatkozna a valószínűségekben, az magyarázhatná, hogy miért van több anyag, mint antianyag Univerzumunkban.

Mumm és kutatótársai a NIST Neutronkutató Központjában lévő detektort használták, hogy megvizsgálják a neutronok bomlási módjainak arányát. Ez volt a legérzékenyebb a valaha elvégzett ilyen irányú kísérletek közül, eltérés azonban nem mutatkozott. “Az eredmények ismeretében ugyanakkor minden eddiginél szigorúbb megszorításokat adhatunk a szóba jövő elméletekre nézve. A detektor további finomításával újabb elméleteket vethetünk el, így elkerülhetjük a zsákutcákat.” – mondta Mumm.

Forrás: ScienceDaily