Объединив данные двух исследований, учёные продвинулись в изучении нейтрино

Фото из открытых источников

Международной команде экспертов удалось совершить важный шаг в исследовании фундаментальных процессов во Вселенной. Они объединили результаты двух базовых нейтринных экспериментов. Опубликованные в журнале Nature данные дают понимание, почему Вселенная состоит в основном из материи, а не антиматерии.

Нейтрино — это частицы с почти нулевой массой, что позволяет им проходить сквозь планеты, звезды и человеческие тела, редко вступая во взаимодействие с материей. Научный прорыв состоялся благодаря совместному анализу данных американского эксперимента NOvA и японского проекта T2K. В первом был зафиксирован длинный путь частиц, во втором - интенсивный короткий пучок. Их сочетание дало возможность изучения поведения нейтрино и их антиподов с высокой точностью. Исследование включало проверку нарушения CP-симметрии, то есть, принципа, гласящего, что материя и антиматерия должны подчиняться одинаковым законам.

В обоих экспериментах используются ускорители частиц для формирования пучков нейтрино, проходящих через толщу земли к огромным детекторам. Только небольшая часть этих частиц оставляет заметный след, поэтому необходимы сверхточные детекторы и сложное программное обеспечение для реконструкции взаимодействий. Заметный вклад в эту работу внесла группа специалистов из Индианского университета, участвующих в разработке систем детектирования и анализа данных.

Нейтрино существуют в трех состояниях, они могут меняться в процессе движения, становясь уникальным инструментом для исследования ранней Вселенной. В теории, после Большого взрыва материя и антиматерия должны были уничтожить друг друга. Но образовалось некоторое смещение в пользу материи, что дало возможность сформироваться галактикам, звёздной пыли, планетам и жизни.

В NOvA пучок нейтрино идёт 810 километров от ускорителя в Национальной лаборатории Ферми до детектора в Миннесоте, а в T2K — 295 километров от ускорителя J-PARC в Токай до Super-Kamiokande под горой Икенояма. Специалисты провели совместный анализ данных и выявили разницу в поведении нейтрино и антинейтрино, проливает свет на сохранение материи во Вселенной.

Авторы проекта отмечают, что сделан решительный шаг к ответу на фундаментальный вопрос о существовании материи вместо пустоты. Технологии, что изначально создавались для экспериментов с нейтрино, в том числе, высокоскоростная электроника и системы анализа данных, применяются и в других областях, в том числе, в промышленности.