Dina alam semesta anu mimiti pisan , teu lila saatos Big Bang, ' materi ' sareng 'antimateri' duanana aya dina jumlah anu sami. Nanging, kusabab alesan anu teu dipikanyaho dugi ka ayeuna, ' materi ' ngadominasi alam semesta ayeuna . Para panaliti T2K nembe nunjukkeun ayana kamungkinan palanggaran Charge-Paritas dina neutrino sareng osilasi anti-neutrino anu saluyu. Ieu mangrupikeun léngkah maju dina ngartos kunaon materi ngadominasi alam semesta.
Big Bang (anu kajadian kira-kira 13.8 milyar taun ka tukang) sareng téori fisika anu aya patalina nunjukkeun yén alam semesta mimiti 'dominan' radiasi sareng ' materi ' sareng ' antimateri ' aya dina jumlah anu sami.
Tapi alam semesta anu urang terang ayeuna dominan 'materi'. Naha? Ieu mangrupikeun salah sahiji misteri alam semesta anu paling pikaresepeun . (1).
Alam semesta anu urang terang ayeuna dimimitian ku jumlah 'materi' sareng 'antimateri' anu sami, duanana diciptakeun sacara berpasangan sapertos anu diwajibkeun ku hukum alam teras dimusnahkeun sacara terus-terusan ngahasilkeun radiasi anu dikenal salaku 'radiasi latar kosmik'. Dina sakitar 100 mikro detik ti Big Bang, materi (partikel) kumaha waé mimiti ngaleuwihan jumlah antipartikel ku contona hiji dina unggal milyar sareng dina sababaraha detik sadaya antimateri ancur, ngan ukur nyésakeun materi.
Naon prosés atanapi mékanisme anu bakal nyiptakeun bédana atanapi asimétri ieu antara zat sareng antimateri?
Dina taun 1967, fisikawan téoritis Rusia Andrei Sakharov ngajukeun tilu kaayaan anu diperyogikeun pikeun kajadian ketidakseimbangan (atanapi produksi materi sareng antimateri dina laju anu béda) di jagat raya . Kaayaan Sakharov anu kahiji nyaéta palanggaran angka baryon (angka kuantum anu tetep dilestarikan dina interaksi). Éta hartosna proton buruk laun pisan janten partikel subatomik anu langkung hampang sapertos pion nétral sareng positron. Nya kitu deui, antiproton buruk janten pion sareng éléktron. Kaayaan kadua nyaéta palanggaran simétri konjugasi muatan, C, sareng simétri konjugasi-paritas muatan, CP disebut ogé palanggaran Paritas Muatan. Kaayaan katilu nyaéta prosés anu ngahasilkeun asimétri-baryon henteu kedah aya dina kasaimbangan termal kusabab ékspansi anu gancang anu ngirangan kajadian pamusnahan pasangan.
Ieu mangrupikeun kriteria kadua Sakharov ngeunaan palanggaran CP, anu mangrupikeun conto jinis asimétri antara partikel sareng antipartikelna anu ngajelaskeun cara luruhna. Ku ngabandingkeun cara partikel jeung antipartikel kalakuanana, nyaéta, cara gerak, interaksi, jeung buruk, élmuwan bisa manggihan bukti asimétri éta. Palanggaran CP nyadiakeun bukti yén sababaraha prosés fisik kanyahoan tanggung jawab produksi diferensial zat sarta antimateri.
Interaksi éléktromagnétik sareng 'interaksi kuat' dipikanyaho simétris dina C sareng P, sareng akibatna éta ogé simétris dina produk CP (3). ''Nanging, ieu henteu merta kasus pikeun 'interaksi lemah', anu ngalanggar simétri C sareng P'' saur Prof. BA Robson. Anjeunna salajengna nyarios yén "palanggaran CP dina interaksi lemah nunjukkeun yén prosés fisik sapertos kitu tiasa nyababkeun palanggaran teu langsung tina jumlah baryon supados nyiptakeun materi langkung dipikaresep tibatan nyiptakeun antimateri''. Partikel non-quark henteu nunjukkeun palanggaran CP sedengkeun palanggaran CP dina quark alit teuing sareng henteu signifikan pikeun ngagaduhan bédana dina nyiptakeun materi sareng antimateri. Janten, palanggaran CP dina lepton ( neutrino ) janten penting sareng upami kabuktian maka éta bakal ngajawab kunaon alam semesta dominan materi.
Sanaos palanggaran simétri CP tacan kabuktian sacara pasti (1) tapi panemuan anu dilaporkeun ku tim T2K nembe nunjukkeun yén para ilmuwan caket pisan kana éta. Pikeun kahiji kalina parantos dibuktikeun yén transisi ti partikel ka éléktron sareng neutrino langkung dipikaresep tibatan transisi ti antipartikel ka éléktron sareng antineutrino, ngalangkungan ékspérimén anu canggih pisan di T2K (Tokai ka Kamioka) (2). T2K nujul kana sapasang laboratorium, Kompleks Panalungtikan Akselerator Proton Jepang (J-Parc) di Tokai sareng observatorium neutrino bawah tanah Super-Kamiokande di Kamioka, Jepang, anu dipisahkeun ku sakitar 300 km. Akselerator proton di Tokai ngahasilkeun partikel sareng antipartikel tina tabrakan énergi anu luhur sareng detektor di Kamioka niténan neutrino sareng antimateri na, antineutrino ku cara ngalakukeun pangukuran anu tepat pisan.
Saatos nganalisis sababaraha taun data di T2K, para ilmuwan tiasa ngukur parameter anu disebut delta-CP, anu ngatur pegatna simétri CP dina osilasi neutrino sareng mendakan ketidakcocokan atanapi karesep pikeun ningkatkeun laju neutrino anu pamustunganana tiasa nyababkeun konfirmasi palanggaran CP dina cara neutrino sareng antineutrino osilasi. Hasil anu kapendak ku tim T2K signifikan dina signifikansi statistik 3-sigma atanapi tingkat kapercayaan 99.7%. Éta mangrupikeun prestasi tonggak sejarah sabab konfirmasi palanggaran CP anu ngalibatkeun neutrino aya hubunganana sareng dominasi materi di jagat raya . Ékspérimén salajengna kalayan database anu langkung ageung bakal nguji naha palanggaran simétri CP leptonik ieu langkung ageung tibatan palanggaran CP dina quark. Upami kitu maka urang tungtungna bakal gaduh jawaban kana patarosan Naha jagat raya dominan materi.
Sanaos ékspérimén T2K henteu sacara jelas netepkeun yén palanggaran simétri CP parantos kajantenan, tapi éta mangrupikeun tonggak sejarah dina harti yén sacara konklusif nunjukkeun karesep anu kuat pikeun laju neutron éléktron anu ningkat sareng ngajantenkeun urang langkung caket pikeun ngabuktikeun kajadian palanggaran simétri CP sareng pamustunganana kana jawaban 'naha alam semesta dominan materi'.
***
Rujukan:
1. Universitas Tokyo, 2020. ''Hasil T2K Ngawatesan Nilai Kamungkinan Fase Neutrino CP -…..'' Siaran Pers Dipublikasikeun 16 April 2020. Sadia online di http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Diakses dina 17 April 2020.
2. Kolaborasi T2K, 2020. Kendala dina materi–fase anu ngalanggar simétri antimateri dina osilasi neutrino. Volume alam 580, kaca 339–344 (2020). Diterbitkeun: 15 April 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. Robson, BA, 2018. Masalah Asimetri Materi-Antimateri. Jurnal Fisika Énergi Tinggi, Gravitasi sareng Kosmologi, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
