Metsästysmetsästys, Miksi Me Olemassa, Muuttuu Kummalliseksi Atomipäästöksi

{h1}

Fyysikot yrittävät kerätä atomeja vaikeassa kaksois-beeta-hajoamisessa, mikä kertoisi meille miksi siellä on jotain.

Ennennäkemätön radioaktiivisuustyyppi voisi selittää, miksi aine, ihminen mukaan lukien, on olemassa. Ja nyt fyysikkojen ryhmä on käynnistänyt kokeilun löytää epämiellyttävä ilmiö.

Kun maailmankaikkeus muodosti ensimmäisen kerran noin 13,7 miljardia vuotta sitten, nykyiset teoriat sanovat, että Big Bangin aikana olisi pitänyt tuottaa samanlaisia ​​aineita ja sen epätavallista serkkua, antimateriaalia. Fyysikot tietävät, että kun ne tulevat kosketuksiin, he tuhoavat toisiaan - peto. Jos näin olisi, ei kuitenkaan olisi mitään, paitsi fotonit ja neutriinit. Ja vielä, tässä olemme. Laskelmat osoittavat, että oli vähän vähän enemmän materiaalia kuin antimateriaa - niin että asiat olisivat olemassa - mutta miksi?

Yksi tapa selittää tämä asia-antimateriaalinen epäsymmetria on etsiä jonkin verran eroa näiden kahden lisäksi maksun lisäksi, mikä voisi selittää asian etuna. Se on iso kysymys nykyaikaisessa fysiikassa, sillä muutoin asia ja antimateria pitävät nykyisiä teorioita samalla tavoin. [18 suurinta ratkaisematonta mysteeriä fysiikassa]

Oudot neutriinit

Tässä uudessa tutkimuksessa fyysikot etsivät niin sanottua neutriinoleja kaksinkertaisen beta-hajoamisen. Yleensä jotkut radioaktiivisten atomien epävakaat ytimet menettävät neutronin beeta-hajoamisen kautta - neutroni muuttuu protoniksi vapauttamalla elektronin ja pienen hiukkasen, jota kutsutaan elektronin antineutrinoiksi. Voidaan myös esiintyä peilikuvaa, jossa proton muuttuu neutroniksi vapauttamalla positroni ja elektronin neutriini - antineutrinoon normaali-vasta-aine. Kaksois-beeta-hajoaminen tapahtuu, kun vapautuu kaksi elektronia ja kaksi antineutrinointia (neutriinien antimateriaaliproteiineja): pohjimmiltaan beta-hajoaminen tapahtuu kahdesti. Tutkijat ovat pitkään teoriittaneet tämän prosessin neutrinointi-version - jotain, joka viittaa siihen, että nämä kaksi neutriinia tuhosivat toisiaan ennen kuin ne vapautuivat atomin. Pohjimmiltaan neutrino käyttäytyy omaksi antimatteriksi sisarukseksi.

(Partikkelit aineista, jotka ovat niiden vastaisia ​​partikkeleita, kutsutaan Majorana fermioniksi Italian fyysikon Ettore Majoranan jälkeen, joka oletti olemassaolonsa vuonna 1937.)

Jos neutriinit ja antineutrinsit käyttäytyvät toisistaan ​​poikkeavasti, se voisi auttaa selittämään, miksi kaikkia aineita ei tuhoutunut hetkellä, jolloin universumi muodostui. [5 Elusive hiukkaset, jotka saattavat kuulla maailmankaikkeudessa]

Hajoamisen havaitseminen

Tämän epätodennäköisen tapahtuman löytäminen on kuitenkin vaikeaa, koska niin paljon taustatekijöitä "melua", Bernman Schwingenheuer, GERMANUM Detector Arrayin (GERDA) yhteistyön tiedottaja sanoi. Tausta "kohina" tulee suurelta osin kosmisista säteistä.

Kokeessa fyysikkojen oli otettava huomioon taustamelu, lähinnä kosmisista säteilyistä. Niinpä he peittivät neste-argon ympäröivän vesisäiliön sisäseinämät heijastavalla kalvolla valon havaitsemisen parantamiseksi ja mahdollistivat kosmisten muonien tunnistuksen (muodostuneet kun kosmiset säteet toimivat vuorovaikutuksessa maan ilmakehään).

Kokeessa fyysikkojen oli otettava huomioon taustamelu, lähinnä kosmisista säteilyistä. Niinpä he peittivät neste-argon ympäröivän vesisäiliön sisäseinämät heijastavalla kalvolla valon havaitsemisen parantamiseksi ja mahdollistivat kosmisten muonien tunnistuksen (muodostuneet kun kosmiset säteet toimivat vuorovaikutuksessa maan ilmakehään).

Luotto: K. Freund / GERDA -yhteistyö

Joten fyysikot kääntyivät GERDA: han. Nestemäisessä maanalaisessa laboratoriossa Italiassa GERDA-koe koostuu ilmaisimista nestemäisen argonin vesihauteessa, joka on rikastettu isotooppien germanium-76: n kanssa, joka on lievästi radioaktiivinen. Sen puoliintumisaika on 1,78 x 1021 (eli 1,78 miljardia triljoonaa vuotta), mikä merkitsee sitä, että puolet sen atomien määrästä muuttuu seleniin, joka on monta suuruusluokkaa pidempi kuin maailmankaikkeuden 14 miljardin vuoden ikä.

Yleensä germanium tuottaa kaksi elektronia ja kaksi elektronin antineutrinointia - tavallinen kaksois-beeta-prosessi - kun se muunnetaan sen hidan hajoamisen kautta. Fyysikot halusivat nähdä, jos tämä tapahtuu koskaan vapautumatta neutriineja: pitkäkestoinen neutriinolisenssin kaksois-beeta-hajoaminen.

Tällaisella pitkällä puoliintumisajalla saattaa ajatella, että kestää kauan, jotta tämä tapahtuisi, mutta puoliintumisaika on todennäköisyysilmiö. Siksi kokeilijat käyttivät noin 84 kg. germaania sekoitettuna nestemäisen argonin kanssa: se tuottaa noin 4,5 x 1025 (tai 45 triljoonaa triljoonaa) atomia, mikä tarkoittaa, että ainakin muutamat niistä joutuvat hajoamiseen tutkijoiden aikana.

GERDA-tiimi keräsi tietoja noin seitsemän kuukautta, joulukuusta 2015 kesäkuuhun 2016. He eivät löytäneet hajoamista, mutta he voisivat asettaa alaraajan, kuinka usein hajoaminen tapahtuu: sen puoliintumisaika on 5,3 x 1025 vuotta, mikä tarkoittaa, että sinulla olisi 50-50 mahdollisuus nähdä yksi atomi tekemään sitä tuona aikana.

Standardimallin laajentaminen

Jos he löytävät sen, se merkitsisi sitä, että neutriinit ovat omia antipartikkeleja, kuten fotoneja - neutriolinaalisuuden hajoamista ei voi tapahtua, ellei näin ollut. Se tarkoittaa myös sitä, että tällainen radioaktiivinen hajoaminen ei ole symmetrinen. Muista, että beta-hajoamisesta on peilikuva - joko elektroneja ja antineutrinoita tai positroneja ja neutriineja emittoidaan. Jos kaksois-beeta-hajoaminen ei ole symmetrinen, se tarkoittaa, että neutriinit ja antineutrinsit toimivat eri tavoin. Tämä ei päde muiden hiukkasten antipartikkelipareihin, niin kuin kukaan tietää.

Tämä ilmiö vaikuttaisi vakiomuotoon, joka on ollut erittäin onnistunut tapa kuvata hiukkasfysiikkaa, mutta se on selvästi puutteellinen. Malli ennusti Higgsin bosonihiukkasten olemassaoloa.Schwingenheuer totesi kuitenkin, että on olemassa todisteita siitä, että neutriinilla on pieni massa (löytyi vain vuonna 1998, joka voitti Nobelin vuonna 2015) ja että pimeä aine on olemassa - mikä osoittaa, että standardimalli ei ole viimeinen sana.

"Jos havaitaan neutriinoleja kaksinkertaisen beeta-hajoamisen, se auttaa ratkaisemaan muutaman ongelman", sanoi Duke Universityn fysiikan professori Philip Barbeau WordsSideKick.com -viestissä. "Se auttaa selittämään, miksi neutriinimassat ovat niin yllättävän pieniä, ja käsittäisimme myös neutriinimassojen käsityksen, koska hajoamisnopeus liittyy neutriinien massa-asteikko. "

Kysymys tulee sitten millainen fysiikka on sen ulkopuolella. GERDA-kokeilu ei ole vielä paljastanut tutkijoiden hajoamista, mutta se ei tarkoita sitä, että tulevaisuudessa, Schwingenheuer sanoi. Ja sitä olisi vaikea erottaa kokonaan, koska on mahdollista, että aikataulu on vain pidempi kuin he ajattelevat. Juuri nyt he ovat asettaneet tämän hajoamisen puoliintumisajan alarajan, mutta lisäkokeilujaksot voisivat työntää tämän numeron ylös.

Mitä tapahtuu, jos he eivät näe parittua hajoamista monien juoksujen jälkeen, Barbeau sanoi, että se ei välttämättä ole uusien mallien kauppa. "Emme palaa piirustuspöydälle taustalla olevien teorioiden näkökulmasta, emme vain tiedä, ovatko neutriinit Majorana vai ei."

Tutkimus on yksityiskohtainen Nature-lehdessä 6. huhtikuuta.

Alkuperäinen artikkeli WordsSideKick.com.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com