นิวทริโน นิวทริโนอาจให้ความกระจ่างว่าทำไมในจักรวาลถึงมีสสารมากกว่าปฏิสสาร

นิวทริโน การค้นพบที่สำคัญในฟิสิกส์อนุภาคเตือนเรา ถึงความสำคัญของผลลัพธ์เบื้องต้นที่เชื่อถือได้ และปูทางสำหรับการค้นพบที่น่าตื่นเต้นมากขึ้น นักฟิสิกส์ด้านอาวุธนิวเคลียร์ ไคลด์ โคแวน และเฟรเดอริค เรนส์ ถือว่านิวทริโนเป็นชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดของความเป็นจริง ทางวัตถุที่มนุษย์จินตนาการได้ มันอยู่ในคำอธิบายในวารสารธรรมชาติ ในปี 1956 ซึ่งตีพิมพ์ไม่กี่เดือนหลังจากการตีพิมพ์บทความในศาสตร์ ที่ประกาศการค้นพบทดลองของนิวทริโน

อนุภาคย่อยของอะตอมเหล่านี้ ไม่มีประจุไฟฟ้าและตรวจจับได้ยากอย่างยิ่ง เนื่องจากพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับสสารรูปแบบอื่นน้อยมาก นักวิทยาศาสตร์สงสัยเกี่ยวกับความสัมพันธ์ ระหว่างนิวทริโนกับแอนตินิวทริโนที่เป็นคู่กัน เมื่อมองย้อนกลับไปเรื่องนี้กลายเป็นประเด็นสำคัญทีเดียว สิ่งพิมพ์ในธรรมชาตินักวิจัยเดินตามรอยเท้าของโควันและเรนส์โดยตรง แนะนำว่าความแตกต่างระหว่าง นิวทริโน

รวมถึงแอนตินิวทริโนสามารถช่วยอธิบายความลึกลับ ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในจักรวาลได้ ประมาณ 13.8 พันล้านปีก่อน นับตั้งแต่บิ๊กแบง ทุกอนุภาคของสสารในเอกภพยุคแรก จะต้องถูกสร้างขึ้นพร้อมกับอนุภาคที่เรียกว่าปฏิสสาร ปฏิสสารคล้ายกับสสารแต่มีคุณสมบัติ ทางกายภาพที่ตรงกันข้าม เช่น ประจุไฟฟ้า อย่างน้อยนั่นคือสิ่งที่ทฤษฎีปัจจุบันแนะนำ ความลึกลับที่ยิ่งใหญ่สำหรับนักฟิสิกส์คือ เหตุใดในจักรวาลปัจจุบันจึงมีสสารมากกว่าปฏิสสาร

อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ก็ดีเช่นกัน หากมีจำนวนเท่ากันแต่ละอนุภาคจะทำลายล้างซึ่งกันและกัน ด้วยการระเบิดของพลังงานเหลือเพียงโฟตอนและสสารมืดในจักรวาล 10 ปีหลังจากที่ โคเวนและเรนส์ค้นพบนิวทริโน นักฟิสิกส์และนักเคลื่อนไหวด้านสิทธิมนุษยชนอังเดร ซาคารอฟ ได้เสนอกลไกในการทำให้สมดุลหรือสมมาตร ระหว่างสสารกับปฏิสสาร เหตุผลหนึ่งที่ซาคารอฟเสนอคือ ความสมมาตรของพวกมันไม่สมบูรณ์แบบ และแต่ละอันมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน

ความแตกต่างนี้อาจนำไปสู่สสารส่วนเกิน ในระหว่างการระบายความร้อนที่เกิดขึ้น หลังบิ๊กแบงไม่นาน แต่ซาคารอฟถูกไหม การทดลองฟิสิกส์ของอนุภาคที่เรียกว่า T2K ซึ่งดำเนินการโดยชุมชนนานาชาติ ที่มีนักฟิสิกส์หลายร้อยคน ได้บอกใบ้ถึงสิ่งที่อาจเป็นได้ ในการทดลอง T2K นิวทริโนถูกสร้างขึ้นที่ศูนย์วิจัยเครื่องเร่งโปรตอนของญี่ปุ่น J-PARC ในโตเกียว บนชายฝั่งตะวันออกของญี่ปุ่น จากนั้นพวกเขายิงใต้ดินและเดินทาง 295 กิโลเมตรไปยังหอดูดาวนิวทริโน

ซึ่งเรียกว่าสปาร์ คามิโอกันเด บนชายฝั่งตะวันตก จุดศูนย์กลางของหอดูดาวคืออ่างเก็บน้ำขนาดมหึมา โดยมีเครื่องตรวจจับหลายพันเครื่องพร้อม ที่จะจับแสงที่ปล่อยออกมาเมื่อนิวทริโนทำปฏิกิริยากับน้ำ เนื่องจากนิวทริโนมีโอกาสเกิดปฏิกิริยาน้อยมาก การทดลองประเภทนี้จึงต้องใช้เวลาหลายปี ในการรวบรวมข้อมูลให้เพียงพอสำหรับนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งในการสรุปผลที่มีความหมาย T2K ใช้เวลากว่าทศวรรษในการตรวจจับนิวทริโน 90 ตัว

แอนตินิวทริโน 15 ​​ตัวจากเครื่องกำเนิดนิวทริโน ที่มีศักยภาพ ประมาณ 1,020 ตัวที่ J-PARC การใช้ข้อมูลนี้ การทำงานร่วมกันของ T2K วัดความเป็นไปได้ที่นิวทริโนจะสั่น ระหว่างคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน ซึ่งนักฟิสิกส์เรียกว่า รสชาติ ระหว่างการเดินทาง จากนั้นทีมจึงทำการทดลองเดียวกัน กับแอนตินิวทริโนและเปรียบเทียบตัวเลข ถ้าสสารและปฏิสสารมีความสมมาตรกันอย่างสมบูรณ์ ความน่าจะเป็นก็ควรเท่ากัน

อย่างไรก็ตามผลปรากฏว่าไม่เป็นเช่นนั้น T2K พบความน่าจะเป็นที่สูงขึ้นที่นิวทริโน จะเปลี่ยนรสชาติระหว่างการเดินทาง 300 กิโลเมตร และความน่าจะเป็นที่ลดลงตามลำดับสำหรับแอนตินิวทริโน มากกว่าที่คาดไว้หากพวกมันมีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกัน การค้นพบดังกล่าว หากสามารถยืนยันได้ ให้น้ำหนักมหาศาลกับคำอธิบายของซาคารอฟ ในปี 1967 ที่ว่าสสารและปฏิสสารมีคุณสมบัติต่างกัน แต่มีข้อแม้ การค้นพบปัจจุบันไม่เป็นไปตามระดับความเชื่อมั่นที่ต้องการ

ซึ่งเรียกว่า 5-sigma 50 นักฟิสิกส์อนุภาคมักจะต้องการผลลัพธ์ เพื่อพิจารณาการค้นพบ ผลลัพธ์ T2K ปัจจุบันมีระดับนัยสำคัญทางสถิติที่ 3σ และจะลดลงเหลือ 2σ หากความสมมาตรของสสารกับปฏิสสารถูกขจัดออกไปโดยสิ้นเชิง อย่างไรก็ตาม การเผยแพร่งานพื้นฐานดังกล่าว ในขณะที่พัฒนาเป็นสิ่งสำคัญ การทดลองฟิสิกส์ของอนุภาคอาจใช้เวลาหลาย 10 ปีในการวางแผนและสร้าง ดังนั้น ผลลัพธ์ที่ยังไม่มีค่า 5σ จึงมีบทบาทสำคัญในการแจ้งให้ชุมชนทราบ

เกี่ยวกับการตัดสินใจลงทุนในอนาคต นักวิจัยอาจรอนานกว่านี้ แต่ถึงแม้จะเป็นเช่นนั้น การทดสอบ T2K ก็ไม่น่าจะให้ข้อมูลเพิ่มเติมที่จำเป็นในการข้ามเส้นชัย5σ เพื่อให้ได้ 50 นักฟิสิกส์จะต้องได้รับผลจากเครื่องตรวจจับนิวทริโนรุ่นต่อไป โชคดีที่เครื่องตรวจจับดังกล่าว สามเครื่องกำลังจะออนไลน์ ไฮเปอร์ คามิโอกันเด

ซึ่งคาดว่าจะเปิดตัวในปี 2570 DUNE ในสหรัฐอเมริกาซึ่งจะเริ่มในปี 2568 และ JUNO ในประเทศซึ่งมีเป้าหมาย เป็นคนแรกใน 3 คนที่จะเริ่มทำงานในปี 2565 เวลาจะบอกได้ว่าการสังเกตเบื้องต้นเหล่านี้ถูกต้องหรือไม่ แต่ในช่วงเวลาที่การลงทุนมหาศาลในด้านฟิสิกส์พลังงานสูง อยู่ภายใต้การตรวจสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วน ผลลัพธ์นี้ตอกย้ำถึงความสำคัญของการค้นหาคำตอบ ต่อความลึกลับที่ลึกที่สุดของจักรวาลต่อไป

บทความที่น่าสนใจ :  ลำไส้ อธิบายเกี่ยวกับแนวทางใหม่ในการรักษาที่เปลี่ยนไมโครไบโอมในลำไส้