ISTRAŽIVANJA

S.S

Materija i antimaterija

Korak ka rešenju misterije kosmosa

Zvezde, galaksije, planete i doslovno sve od čega je sačinjen naš svakodnevni život postoji zahvaljujući kosmičkom kvarku, nedavna je teza japanskih naučnika. Priroda ove čestice, koja je omogućila da Univerzuumom dominira materija a ne antimaterija, zasad je bez objašnjenja. Istraživanja sprovedena u Japanu mogla bi da pomognu naučnicima da reše jednu od najvećih zagonetki nauke, tj. kako objasniti razliku u ponašanju čestica materije i antimaterije.

Svet kakav znamo sastoji se od materije. Osnova materije su elementarne čestice: elektroni, kvarkovi i neutrini. Na drugoj strani je antimaterija, tj. svaka elementarna čestica materije ima odgovarajuću „antičesticu". Zasad se smatra da u Univerzuumu ima mnogo više materije nego antimaterije, a da su u Velikom prasku nastale jednake količine materije i antimaterije.
„Kada fizičari generišu nove čestice u akceleratorima, uvek se ispostavi da su napravili i njihove blizance - antičestice; na svaki negativno naelektrisani elektron dolazi pozitivno naelektrisani pozitron", smatra profesor Li Tompson, sa Univerziteta u Šefildu. Ovo nameće pitanje: zašto onda polovina Univerzuuma nije sačinjena od antimaterije? Šta se desilo sa antimaterijom?
Zna se a i naučno je dokazano da, kada se čestice materije i antimaterije sretnu, one se „poništavaju" tj. nestaju u bljesku energije. U prvim delićima sekunde Velikog praska, vreli gusti Univerzuum bio je prepun parova čestica materije i antimaterije koje su se pojavljivale i nestajale. Da se tu nije odvijao neki još uvek nepoznati mehanizam, Univerzuum bi bio samo energija preostala iz tog procesa.

„Bilo bi to poprilično dosadno i mi ne bismo bili tu gde jesmo", ističe profesor Stefan Soldner-Rembold, rukovodilac tima fizičara koji proučavaju čestice pri Univerzitetu u Mančesteru.
Kako je onda došlo do ishoda kakav imamo? Na to pitanje traži se odgovor u eksperimentu obeleženom kao T2K, koji se izvodi u neutrinskoj japanskoj opservatoriji Super-Kamionande, smeštenoj u podzemnom prostoru naučnog sela Kamioka, u blizini grada Hida. Kosmolozi koriste detektor za posmatranje neutrina i antineutrina, koji nastaju u japanskom kompleksu protonskog akceleratora pod nazivom J-Park, u gradu Tokai (skraćenica T2K označava rutu Tokai-Kamioka).
Dok putuju Zemljom, čestice i antičestice osciliraju između različitih vrsta elementarnih čestica, koje se nazivaju flejvori (šest vrsta flejvora za kvarkove i šest za leptone). Fizičari smatraju da utvrđivanje razlike - ili asimetrije - koja razdvaja neutrine od antineutrine može da objasni zašto je materija prevagnula nad antimaterijom. Pomenuta asimetrija poznata je pod nazivom CP promene.
Posle proučavanja podataka prikupljenih tokom godina istraživanja, naučnici su pronašli nepodudaranje u načinima na koje osciliraju neutrini i antineutrini. Nepodudaranje je uočeno poređenjem brojeva oscilacija sa kojima su čestice “doputovale” u laboratoriju. Taj broj je ukazivao na drugačiji flejvorom od onog sa kojim su čestice nastale u akceleratoru. Ishodi posmatranja upućuju na statistički značaj, što pokazuje da je u ovim česticama došlo do CP promena.
„CP promene u kvarkovima su dobro poznate, ali ovakve promene nikada nisu uočene kod neutrina", kaže Štefan Soldner-Rembold. „Kršenje simetrije CP je, prema sovjetskom naučniku Andreju Saharovu, jedan od uslova za postojanje Univerzuuma kojim dominira materija, ali je efekat kvarka premali da bi se time objasnilo zašto je Univerzuum uglavnom ispunjen materijom. Otkrivanje kršenja CP-a u slučaju neutrina bilo bi izuzetan korak ka razumevanju nastanka svemira."

Soldner-Rembolt navodi da teorija pod nazivom leptogeneza povezuje dominaciju materije i kršenje CP-a koji podrazumeva neutrine. „Ovi modeli leptogeneze upućuju na to da je dominacija materije posledica dešavanja u sektoru neutrina. Ako biste posmatrali kršenje CP-a neutrina, to bi pružilo osnovanu pretpostavku da je model leptogeneze korak ka odgovoru. Profesor Rembold je član naučnog tima DUNE-a. Detektor američkog eksperimenta sadrži 70.000 t tečnog argona zatrpanog pod zemljom, na dubini od kilometer i po. Ovaj detektor će biti korišćen za precizno otkrivanje i merenje kršenja CP-a. Profesor dodaje da „treba da se napravi teorijski model koji bi opisao kako se došlo do Univerzuuma kakav je danas".

S.S

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"