Tại sao vật chất tồn tại?

Một nhóm các nhà khoa học do Đại học Kanazawa đứng đầu đã đề xuất một khung toán học mới để hiểu các đặc tính của các hạt cơ bản được gọi là neutrino. Công trình này có thể giúp các nhà vũ trụ học tiến bộ về nghịch lý rõ ràng về sự tồn tại của vật chất trong Vũ trụ.

Mô hình Chuẩn của vật lý hạt phác thảo các thành phần cơ bản của vật chất và các lực tác động giữa chúng đã đạt được thành công thực nghiệm đáng kể, đỉnh cao là việc phát hiện ra hạt được dự đoán cuối cùng, boson Higgs, vào năm 2012. Tuy nhiên, Mô hình Chuẩn thì không giải quyết một số vấn đề tồn tại lâu nay trong vũ trụ học, chẳng hạn như danh tính của “vật chất tối” mà chúng ta biết phải ở đó nhưng chúng ta không thể nhìn thấy, và tại sao lại có nhiều vật chất trong Vũ trụ so với phản vật chất. Nhiều nhà khoa học tin rằng các hạt giống như ma được gọi là neutrino có thể là một phần quan trọng của câu trả lời.

Neutrino, hầu như không tương tác với các vật chất khác, được tạo ra bởi các phản ứng hạt nhân như phản ứng cung cấp năng lượng cho mặt trời của chúng ta, và hàng nghìn tỷ trong số chúng đi qua cơ thể bạn mỗi giây. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng, tuy không có khối lượng nhưng neutrino nhẹ hơn nhiều so với các hạt khác. Điều này đã khiến các nhà vật lý đưa ra giả thuyết rằng neutrino nhận khối lượng của chúng từ một quá trình khác so với các hạt khác, được gọi là “cơ chế Seesaw”.

Giờ đây, một nhóm nghiên cứu do Đại học Kanazawa dẫn đầu đã phát triển một lý thuyết mới để giải thích các đặc tính bất thường của neutrino.

Mayumi Aoki giải thích: “Chúng tôi đã sử dụng cơ chế bập bênh với các toán tử năm hoặc bảy chiều để mô tả sự tương tác của một hạt neutrino với hai hạt lepton và hai boson W mang lực”.

Leptons là một loại hạt cơ bản bao gồm neutrino, electron, v.v. Việc giải các phương trình này cho thấy sự vi phạm dự đoán của Mô hình Chuẩn rằng số lượng lepton luôn được bảo toàn.

Để vượt ra khỏi Mô hình Chuẩn, chúng ta phải giải thích tại sao việc bảo tồn lepton đôi khi bị vi phạm, mặc dù ở một mức độ rất nhỏ. Sự mất cân bằng nhỏ của một phần trong một nghìn tỷ có thể giải thích tại sao tất cả vật chất không bị phản vật chất tiêu diệt sau vụ nổ Big Bang.

Công trình của Aoki giải thích nguồn gốc của khối lượng neutrino và cũng đưa ra các dự đoán có thể kiểm tra trực tiếp bằng Máy va chạm Hadron Lớn. Khối lượng neutrino rất nhẹ có thể nắm giữ chìa khóa giải quyết những câu hỏi lớn đã thách thức nhân loại trong nhiều thiên niên kỷ.

Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Kanazawa cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.

Tham khảo Tạp chí :

1. Mayumi Aoki, Kazuki Enomoto, Shinya Kanemura. Phát hiện vi phạm số lepton đã tính phí qua ℓ ± ℓ ′ ± W∓W∓ . Ôn tập Vật lý D , 2020; 101 (11) DOI: 10.1103 / PhysRevD.101.115019