In the very early جهان, soon after the Big Bang, the ‘ماده’ and the ‘antimatter’ both existed in equal amount. However, for the reasons unknown so far, the ‘ماده‘ dominates the present جهان. The T2K researchers have recently shown occurrence of a possible Charge-Parity violation in neutrino and the corresponding anti-neutrino oscillations. This is a step forward in understanding why ماده بر جهان.
انفجار بزرگ (که حدود 13.8 میلیارد سال پیش رخ داد) و سایر نظریه های مرتبط فیزیک نشان می دهد که اوایل جهان تشعشع "غالب" بود و "ماده' و 'ضد مادهبه مقدار مساوی وجود داشت.
اما جهان that we know today is ‘matter’ dominant. Why? This is one of the most intriguing mysteries of جهان. (1).
La جهان که امروزه می دانیم با مقادیر مساوی از «ماده» و «ضد ماده» شروع شد، هر دو طبق قانون طبیعت به صورت جفت ایجاد شدند و سپس با تولید مکرر تابش به نام «تابش پس زمینه کیهانی» نابود شدند. در عرض حدود 100 میکروثانیه پس از انفجار بزرگ، ماده (ذرات) به نحوی از پادذره در هر میلیارد بیشتر شد و در عرض چند ثانیه تمام پاد ماده از بین رفت و تنها ماده را از خود به جای گذاشت.
فرآیند یا مکانیسمی که این نوع تفاوت یا عدم تقارن را بین ماده و پادماده ایجاد می کند چیست؟
In 1967, the Russian theoretical physicist Andrei Sakharov postulated three conditions necessary for an imbalance (or production of matter and antimatter at different rates) to occur in the جهان. First Sakharov condition is the baryon number (a quantum number that remains conserved in an interaction) violation. It means that protons decayed extremely slowly into lighter subatomic particles like a neutral pion and a positron. Similarly, an antiproton decayed into a pion and an electron. Second condition is the violation of charge conjugation symmetry, C, and charge conjugation-parity symmetry, CP also called Charge-Parity violation. Third condition is that the process that generates baryon-asymmetry must not be in thermal equilibrium due to rapid expansion decreasing the occurrence of pair-annihilation.
این دومین معیار ساخاروف برای نقض CP است که نمونه ای از نوعی عدم تقارن بین ذرات و پادذرات آنهاست که نحوه تجزیه آنها را توصیف می کند. با مقایسه نحوه رفتار ذرات و پادذرات، یعنی نحوه حرکت، برهمکنش و فروپاشی آنها، دانشمندان می توانند شواهدی از این عدم تقارن پیدا کنند. نقض CP شواهدی ارائه می دهد که برخی از فرآیندهای فیزیکی ناشناخته مسئول تولید متمایز ماده و پادماده هستند.
برهمکنش‌های الکترومغناطیسی و قوی در زیر C و P متقارن هستند و در نتیجه در محصول CP (3) نیز متقارن هستند. "با این حال، این لزوما برای "برهم کنش ضعیف" که تقارن C و P را نقض می کند، صادق نیست. says Prof. B.A. Robson. He further says that “the violation of CP in weak interactions implies that such physical processes could lead to indirect violation of baryon number so that matter creation would be preferred over antimatter creation’’. Non-quark particles do not show any CP violations whereas the CP violation in quarks are too small and are insignificant to have a difference in matter and antimatter creation. So, the CP violation in leptons (نوترینوها) become important and if it is proved then it would answer why the جهان is matter dominant.
اگرچه نقض تقارن CP هنوز به طور قطعی ثابت نشده است (1) اما یافته های گزارش شده توسط تیم T2K اخیراً نشان می دهد که دانشمندان واقعاً به آن نزدیک هستند. برای اولین بار ثابت شده است که انتقال از ذره به الکترون و نوترینو بر انتقال از پادذره به الکترون و پادنوترینو، از طریق آزمایش‌های بسیار پیچیده در T2K (توکای به کامیوکا) ترجیح داده شده است (2). T2K به یک جفت آزمایشگاه، مجتمع تحقیقاتی شتاب دهنده پروتون ژاپنی (J-Parc) در توکای و رصدخانه نوترینوی زیرزمینی Super-Kamiokande در کامیوکا، ژاپن، حدود 300 کیلومتر از هم جدا شده است. شتاب دهنده پروتون در توکای ذرات و پادذرات را از برخوردهای پرانرژی تولید کرد و آشکارسازها در کامیوکا با انجام اندازه گیری های بسیار دقیق، نوترینوها و همتایان پادماده آنها، پادنوترینوها را مشاهده کردند.
After the analysis of several years of data at T2K, scientists were able to measure the parameter called delta-CP, which governs the CP symmetry breaking in neutrino oscillation and found the mismatch or a preference for enhancement of the neutrino rate which can eventually lead to the confirmation of CP violation in the way neutrinos and antineutrinos oscillated. The results found by the T2K team are significant at statistical significance of 3-sigma or 99.7% confidence level. It’s a milestone achievement as confirmation of CP violation involving neutrinos is linked with the dominance of matter in the جهان. Further experiments with larger database will test whether this leptonic CP symmetry violation is larger than CP violation in quarks. If it is so then we will finally have the answer to the question Why the جهان is matter dominant.
Though the T2K experiment does not clearly establish that CP symmetry violation has occurred but it is a milestone in the sense that it conclusively shows a strong preference for enhanced electron neutron rate and takes us closer to prove the occurrence of CP symmetry violation and eventually to the answer ‘why the جهان is matter dominant’.
***
منابع:
1. دانشگاه توکیو، 2020. "نتایج T2K مقادیر احتمالی فاز CP نوترینو را محدود می کند -….." بیانیه مطبوعاتی منتشر شده در 16 آوریل 2020. در دسترس به صورت آنلاین در http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ دسترسی به 17 آوریل 2020.
2. همکاری T2K، 2020. محدودیت در فاز نقض تقارن ماده-ضد ماده در نوسانات نوترینو. جلد طبیعت 580، صفحات 339–344 (2020). تاریخ انتشار: 15 آوریل 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. رابسون، کارشناسی، 2018. مسئله عدم تقارن ماده-ضد ماده. مجله فیزیک انرژی بالا، گرانش و کیهان شناسی، 4، 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
