Глибоко під горою Gran Sasso в Італії, майже під двома кілометрами гірських порід, знаходиться фізична лабораторія, в якій встановлено обладнання експерименту CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events). Цей експеримент, який перебуває зараз на стадії реалізації, повинен дати вченим деякі підказки щодо одного з фундаментальних питань – чому у вивченій нами частині Всесвіту спостерігається тільки звичайна матерія, адже, згідно теорії, в світі має перебувати рівна кількість матерії і антиматерії?
У кожної субатомної частинки є антипод – частинка з такою ж масою і протилежним електричним зарядом, у електрона – позитрон, протона – антипротон, у нейтрона – антинейтрон і т. д. Винятком є лише майоранівські ферміони, які є одночасно частинками і античастинками, і фотони світла.
Сучасні астрофізичні теорії вказують на те, що під час Великого Вибуху у Всесвіті мала утворитись рівна кількість матерії і антиматерії. Однак, те, що ми спостерігаємо у Всесвіті сьогодні ніяк не вкладається в цю теорію. Причина дисбалансу між кількістю матерії і антиматерії поки ще не визначена, але деякі вчені підозрюють, що відповідь на це питання може полягати в природі частинок нейтрино, майже невагомих субатомних частинок, які, подібно фотонам, можуть вести себе, як власні античастинки. Якщо нейтрино є одним з видів майоранівських ферміонів, то, можливо, величезна кількість цих частинок розпалася асиметричним чином на ранній стадії існування Всесвіту, поклавши початок дисбалансу кількості матерії і антиматерії?
Експеримент CUORE, розрахований на п’ять років реалізації було розпочато в січні цього року. У ньому задіяно 150 науковців переважно з Італії і Сполучених Штатів. А метою цього експерименту є з’ясування, чи є нейтрино своїми власними античастинками?
Обладнання експерименту CUORE розраховане на реєстрацію надзвичайно рідкісного виду безнейтринного подвійного бета-розпаду. Іноді дві частинки нейтрино синхронно розпадаються, утворюючи два протона, два нейтрона і два антинейтрино. Однак, ще рідше, з урахуванням того, що нейтрино і антинейтрино є однією і тією ж частинкою, два антинейтрино повинні анігілювати один з одним і процес розпаду отримує “безнейтринний” характер.
Розпад нейтрино може спостерігатися всередині деяких матеріалів, наприклад, телуру. Однак безнейтринний розпад – це настільки рідкісне явище, що в розрахунку на один атом телуру він може спостерігатися не частіше, ніж один раз на кілька септильйонів (мільйон мільярдів мільярдів) років. І навіть у такому випадку “підпис” такого виду розпаду виявити досить важко, так як його основний енергетичний сплеск лежить на позначці близько 2.4 МеВ, менше, ніж одна тисячна від однієї мільярдної частки джоуля.
Для убезпечення від зовнішніх перешкод датчиків експерименту CUORE, які здатні вловити найменші енергетичні сплески, обладнання розташоване глибоко під землею. Крім цього, робоча ділянка експерименту є найхолоднішим кубічним метром у Всесвіті, спеціальний холодильник охолоджує робочу область до температури, що лише на сім тисячних градуса вища точки абсолютного нуля. У цій охолоджуваній області розміщені 988 кристалів діоксиду телуру, в яких загалом знаходиться близько 100 септильйонів атомів телуру. І спеціальні високочутливі датчики постійно реєструють дані, в яких шукається крихітний температурний сплеск, що відповідає безнейтринному подвійному бета-розпаду.
За два місяці спостережень ще не було зареєстровано жодного відповідного сплеску. Це та інші дані дозволили вченим зробити висновки, що такий розпад трапляється не частіше, ніж раз в 10 септильйонів років у розрахунку на один атом телуру. Це ж, у свою чергу, дозволяє розраховувати, що протягом наступних п’яти років буде зареєстровано щонайменше п’ять випадків такого унікального виду розпаду. Якщо це станеться, то вчені не лише отримають докази, що нейтрино є власними античастинками, це вкаже на порушення закону збереження кількості лептонів, визначеного Стандартною Моделлю фізики елементарних частинок. Проте, якщо експеримент CUORE не добуде бажаних результатів, естафету пошуків перехопить черговий експеримент під назвою CUPID, в розпорядженні якого буде знаходитися ще більша кількість атомів. Але якщо і другий експеримент не дасть результатів, це вже буде результатом самим по собі і дасть вченим шлях для пошуку остаточної відповіді на фундаментальне питання, озвучене на початку. Джерело
Шановні відвідувачі, дякуємо за можливість спілкування, за інтерес, який ви проявляєте до нашого видання і пропонуємо зробити електронну підписку на журнал "ВІР".
Подробиці на сайті http://vir.uan.ua/order