Store svar fra bittesmå partikler

Et team af videnskabsmænd ledet af Kanazawa University foreslog en ny matematisk ramme for at forstå egenskaberne af de fundamentale partikler kaldet neutrinoer. Dette arbejde kan hjælpe kosmologer med at gøre fremskridt med hensyn til det tilsyneladende paradoks ved eksistensen af ​​stof i universet.

Standardmodellen for partikelfysik, der skitserer de grundlæggende bestanddele af stof og de kræfter, der virker mellem dem, har haft bemærkelsesværdig eksperimentel succes, kulminerede med opdagelsen af ​​den sidste forudsagte partikel, Higgs boson, i 2012. Dog Standardmodellen løser ikke nogle af de mangeårige problemer i kosmologi, såsom identiteten af ​​"mørkt stof", som vi ved skal være der, men vi ikke kan se, og hvorfor der er så meget stof i universet sammenlignet med antistof. Mange forskere mener, at de spøgelseslignende partikler kaldet neutrinoer kan være en vigtig del af svaret.

Neutrinoer, som næppe interagerer med andet stof, er skabt af nukleare reaktioner som dem, der driver vores sol, og billioner af dem passerer gennem din krop hvert sekund. Eksperimenter har vist, at mens den ikke er masseløs, neutrinoer er meget lettere end andre partikler. Dette har fået fysikere til at antage, at neutrinoer får deres masse fra en anden proces sammenlignet med andre partikler, kaldet "vippemekanismen".

Nu, et forskerhold ledet af Kanazawa University har udviklet en ny teori til at forklare neutrinoers usædvanlige egenskaber.

"Vi brugte vippemekanismerne med fem- eller syvdimensionelle operatorer til at beskrive interaktionen mellem en neutrino med to leptonpartikler og to kraftbærende W-bosoner, " forklarer Mayumi Aoki.

Leptoner er en klasse af elementarpartikler, der inkluderer neutrinoer, elektroner, og så videre. Løsning af disse ligninger viste overtrædelser af standardmodellens forudsigelse om, at antallet af leptoner altid er bevaret.

"For at bevæge sig ud over standardmodellen, vi er nødt til at forklare, hvorfor bevaring af lepton nogle gange krænkes, om end i meget ringe grad, " siger Aoki. "En lille ubalance på én del i en billion kan forklare, hvorfor alt stof ikke blev udslettet af antistof efter Big Bang."

"Vores arbejde forklarer neutrinomassens oprindelse og giver også forudsigelser, der kan testes direkte af Large Hadron Collider, " siger Aoki. De meget lette masser af neutrinoer kan være nøglen til at løse de store spørgsmål, der har udfordret menneskeheden i årtusinder.