นักวิทยาศาสตร์กำลังตามหาหลักฐานว่าอนุภาคที่น่ากลัวที่เรียกว่านิวตริโนทำหน้าที่เป็นหุ้นส่วนปฏิสสารของตัวเองลึกลงไปจากภูเขาในอิตาลีในลูกบาศก์เมตรที่หนาวที่สุดของจักรวาล สิ่งที่นักวิจัยเหล่านี้พบสามารถอธิบายความไม่สมดุลของสสารและปฏิสสารในจักรวาล
จนถึงตอนนี้พวกเขาเกิดมือเปล่าขึ้น
ผลล่าสุดจากการทดลอง CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) ในสองเดือนแรกของการทดลองใน Gran Sasso อิตาลีไม่แสดงให้เห็นถึงกระบวนการพิสูจน์ neutrinos ซึ่งเกิดจากรังสีคอสมิกเป็นคู่ของปฏิสสารของตัวเอง ซึ่งหมายความว่าหากกระบวนการเกิดขึ้นมันจะเกิดขึ้นน้อยครั้งมากที่จะเกิดขึ้นทุกๆ 10 ล้านปี (10 ^ 25)
เป้าหมายสูงสุดของการทดลองนี้คือการแก้ปริศนาที่ยืนยงที่สุดในจักรวาลและหนึ่งที่แนะนำว่าเราไม่ควรจะอยู่ที่นี่ ปริศนานั้นมีอยู่เพราะทฤษฎีบิกแบง - ซึ่งมีความแปลกประหลาดเล็ก ๆ ว่าสูงเกินกว่า 13.8 พันล้านปีหรือมากกว่านั้นเพื่อก่อตัวเอกภพ - น่าจะส่งผลให้เกิดจักรวาลที่มีสสาร 50 เปอร์เซ็นต์และปฏิสสาร 50 เปอร์เซ็นต์
เมื่อสสารและปฏิสสารพบกันพวกมันจะทำลายและทำให้กันและกันไม่มีตัวตน
แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่เราเห็นในวันนี้ แต่จักรวาลของเราส่วนใหญ่มีความสำคัญและนักวิทยาศาสตร์กำลังดิ้นรนเพื่อค้นหาสิ่งที่เกิดขึ้นกับปฏิสสารทั้งหมด
นั่นคือที่มาของนิวตริโน
นิวตริโนคืออะไร?
นิวตริโนเป็นอนุภาคพื้นฐานขนาดเล็กที่ไม่มีมวล แต่ละอันมีขนาดเล็กกว่าอะตอม แต่เป็นอนุภาคที่มีมากที่สุดในธรรมชาติ เหมือนผีพวกเขาสามารถผ่านผู้คนและกำแพงได้โดยไม่มีใครสังเกตเห็น (แม้แต่นิวตริโน)
อนุภาคพื้นฐานส่วนใหญ่จะมีปฏิสสารแปลก ๆ ที่เรียกว่าปฏิปักษ์ซึ่งมีมวลเท่ากับคู่ชีวิตปกติ แต่มีประจุตรงกันข้าม แต่นิวตริโนเป็นของตัวเองแปลก ๆ ซึ่งแทบจะไม่มีมวลใด ๆ เลยและมันไม่มีค่า ดังนั้นนักฟิสิกส์คาดการณ์ว่าพวกเขาอาจเป็นปฏิปักษ์ของพวกเขาเอง
เมื่ออนุภาคทำหน้าที่เป็นปฏิปักษ์ของมันเองเรียกว่าอนุภาค Majorana
"ทฤษฎีที่เราปัจจุบันไม่ได้บอกเราว่านิวตริโนเป็นประเภท Majorana หรือไม่และเป็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างมากที่ต้องมองหาเพราะเรารู้แล้วว่าเราขาดอะไรบางอย่างเกี่ยวกับนิวตริโน" นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีซาบีน Hossenfelder เพื่อนที่สถาบันแฟรงค์เฟิร์ตเพื่อการศึกษาขั้นสูงในประเทศเยอรมนีบอกวิทยาศาสตร์สด Hossenfelder ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ CUORE อ้างถึงคุณสมบัติที่แปลกประหลาดของ neutrinos
ถ้านิวตริโนเป็น Majoranas พวกมันจะสามารถเปลี่ยนระหว่างสสารและปฏิสสารได้ หากนิวตริโนส่วนใหญ่ปรับให้กลายเป็นเรื่องธรรมดาเมื่อเริ่มต้นของเอกภพนักวิจัยกล่าวว่าสิ่งนี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมสสารถึงปฏิสสารในวันนี้และทำไมเราถึงมีตัวตนอยู่
การทดสอบ CUORE
การศึกษานิวตริโนในห้องปฏิบัติการทั่วไปนั้นเป็นเรื่องยากเพราะพวกมันไม่ค่อยมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งอื่นและยากที่จะตรวจจับได้ - พันล้านผ่านคุณไม่ได้ตรวจพบทุกนาที นอกจากนี้ยังเป็นการยากที่จะบอกพวกเขานอกเหนือจากแหล่งกำเนิดรังสีอื่น นั่นเป็นเหตุผลที่นักฟิสิกส์ต้องการที่จะไปใต้ดิน - เกือบหนึ่งไมล์ (1.6 กิโลเมตร) ใต้พื้นผิวโลก - ที่ทรงกลมเหล็กขนาดยักษ์ห่อหุ้มเครื่องตรวจจับนิวตริโนที่ดำเนินการโดยสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติอิตาลีสำหรับห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Gran Sasso แห่งฟิสิกส์นิวเคลียร์
ห้องปฏิบัติการนี้เป็นที่ตั้งของการทดลอง CUORE ซึ่งกำลังมองหาหลักฐานของกระบวนการที่เรียกว่าการสลายตัวของนิวทริโนเลสแบบดับเบิลบีตาอีกวิธีหนึ่งในการบอกว่านิวตริโนทำหน้าที่เป็นปฏิปักษ์ของพวกมันเอง ในกระบวนการสลายแบบดับเบิลเบต้าแบบปกตินิวเคลียสจะสลายตัวและปล่อยอิเล็กตรอนสองตัวและแอนตินิวตริโนสองตัว อย่างไรก็ตามการสลายตัวของนิวทรีโนเลสแบบ double-beta จะไม่ปล่อยยาแอนตินิวตริโนใด ๆ ออกมาเพราะแอนตินิวตริโนเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นปฏิปักษ์ของพวกมันเองและจะทำลายซึ่งกันและกัน
ในความพยายามของพวกเขาที่จะ "ดู" กระบวนการนี้นักฟิสิกส์เฝ้าดูพลังงานที่ปล่อยออกมา (ในรูปของความร้อน) ในช่วงการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปของเทลเลียม หากการสลายตัวของนิวทริโนเลสเกิดขึ้นจะมีค่าสูงสุดในระดับพลังงาน
ในการตรวจจับและวัดพลังงานความร้อนนี้อย่างแม่นยำนักวิจัยได้สร้างลูกบาศก์เย็นที่สุดในจักรวาลที่รู้จัก พวกเขาเปรียบเทียบกับเทอร์โมมิเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีเทลเลียมไดออกไซด์ (TeO2) เกือบ 1,000 คริสตัลทำงานที่ 10 milli-kelvin (mK) ซึ่งเป็นลบ 459.652 องศาฟาเรนไฮต์ (ลบ 273.14 องศาเซลเซียส)
เมื่ออะตอมของธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวตัวตรวจจับเหล่านี้จึงมองหาพลังงานสูงสุด
"การสังเกตว่านิวตริโนเป็นปฏิปักษ์ของพวกมันเองจะเป็นการค้นพบครั้งสำคัญและต้องการให้เราเขียนแบบจำลองมาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับกันทั่วไปของฟิสิกส์อนุภาคมันจะบอกเราว่ามีกลไกใหม่และแตกต่างกันสำหรับสสารที่มีมวล" Heeger ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยเยลกล่าวกับ Live Science
และแม้ว่า CUORE จะไม่สามารถแสดงให้เห็นได้อย่างชัดเจนว่านิวตริโนเป็นปฏิปักษ์ของมันเองเทคโนโลยีที่ใช้ในการศึกษาอาจมีประโยชน์อื่น Lind Lind Winslow ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และส่วนหนึ่งของทีม CUORE กล่าว
"เทคโนโลยีที่ทำให้ CUORE เย็นลงถึง 10 mK นั้นเป็นเทคโนโลยีเดียวกับที่ใช้ในการทำให้วงจรตัวนำยิ่งยวดเย็นลงสำหรับการคำนวณควอนตัมคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นต่อไปอาจอาศัยอยู่ใน cryostat แบบ CUORE คุณสามารถโทรหาเราในช่วงแรก วิทยาศาสตร์.
