입자 물리학의 표준 모델은 물질의 기본 구성 요소가 무엇이며 수십 년 동안 상호 작용하는 방식을 설명하는 주요 수단이었습니다. 1970 년대에 처음 제안 된이 모델은 생성 된 모든 입자에 대해 안티 입자가 있다고 주장합니다. 이와 같이,이 모형에 의해 제기 된 지속적인 미스테리는 우주가 이론적으로 물질과 반물질의 동등한 부분으로 구성된다면 존재할 수있는 이유이다.
CP (charge-parity) 위반으로 알려진이 차이는 수년간 실험의 주제였습니다. 그러나 지금까지이 위반에 대한 결정적인 시위는 없었으며, 우주에 대응하는 것없이 얼마나 많은 물질이 우주에 존재할 수 있는지에 대해 설명하지 않았습니다. 그러나 국제 Tokai-to-Kamioka (T2K) 협력에 의해 발표 된 새로운 발견 덕분에 우리는 왜 이러한 불일치가 존재하는지 이해하는 데 한 걸음 더 다가 갈 수 있습니다.
1964 년에 처음 관찰 된 CP 위반은 특정 조건 하에서 전하 대칭 및 패리티 대칭 (일명 CP 대칭)의 법칙이 적용되지 않는다고 제안합니다. 이 법칙은 입자를 지배하는 물리학이 입자와 반입자로 상호 교환되는 경우 동일해야하며 공간 좌표는 거꾸로되어 있다고 명시하고 있습니다. 이 관찰로부터 가장 큰 우주 론적 신비 중 하나가 나타났다.
물질과 반물질에 관한 법이 동일하다면, 왜 우주가 그렇게 지배적인가? 또는 물질과 반물질이 근본적으로 다르다면 이것이 우리의 대칭 개념과 어떻게 일치 하는가? 이러한 질문에 답하는 것은 우리의 주요 우주론 이론이가는 한 중요 할뿐만 아니라 입자가 작용하는 약한 상호 작용이 어떻게 작용하는지 이해하는 데 중요합니다.
2011 년 6 월에 설립 된 국제 T2K 협업은 중성미자 및 반 중성미자 진동을 연구함으로써이 수수께끼에 답하는 세계 최초의 실험입니다. 이 실험은 J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex)에서 생성 된 뮤온 중성미자 (또는 뮤온 안티 뉴트리 노스)의 고강도 빔으로 시작하여 295km 떨어진 슈퍼-카미 오 칸데 검출기를 향해 발사됩니다.
이 검출기는 현재 태양 및 대기 중성미자의 감지 및 연구에 전념하는 세계에서 가장 크고 가장 정교한 중 하나입니다. 중성미자가 두 시설 사이를 이동함에 따라 뮤온 중성미자 또는 항 중성자에서 전자 중성미자 또는 항 중성자로가는“맛”이 바뀝니다. 이 중성미자와 중성미자 빔을 모니터링 할 때, 실험은 다른 속도의 진동을 감시합니다.
이러한 진동의 차이는 입자와 반입자 사이에 불균형이 있음을 보여 주며, 따라서 처음으로 CP 위반의 확실한 증거를 제공합니다. 또한 과학자들이 아직 조사하지 않은 물리 모델이 표준 모델을 넘어 섰음을 나타냅니다. 지난 4 월, T2K가 생산 한 최초의 데이터 세트가 발표되었으며, 이는 몇 가지 확실한 결과를 제공했습니다.
T2K 공동 작업자이자 Kavli IPMU 프로젝트 조교수 인 Mark Hartz는 최근 보도 자료에서 다음과 같이 말했습니다.
"데이터 세트가 여전히 작기 때문에 결론을 내릴 수는 없지만 CP 위반이 큰 경우에는 선호도가 낮으며 계속해서 데이터를 수집하고 CP 위반에 대해보다 민감한 검색을 수행하게되어 기쁩니다."
최근에 출판 된이 결과 신체 검토서, 2010 년 1 월부터 2016 년 5 월 사이에 실행 된 모든 데이터를 포함합니다.이 데이터는 총 7.482 x 10으로 구성됩니다.20 양성자 (중성미자 모드), 32 전자 중성미자 및 135 뮤온 중성미자 사건, 및 7.471 × 1020 양성자 (안티 노트 리노 모드에서), 이는 4 개의 전자 항-중성미자 및 66 개의 무온 중성미자 사건을 일으켰다.
다시 말해, 첫 번째 데이터 배치는 CP 위반에 대한 증거를 제공했으며 신뢰 구간은 90 %입니다. 그러나 이것은 시작에 불과하며 실험은 10 년 동안 계속 진행될 것으로 예상됩니다. Hartz는“행운이 있고 CP 위반 효과가 크면 2026 년까지 CP 위반에 대해 3 시그마 증거 또는 약 99.7 %의 신뢰 수준을 기대할 수 있습니다.
실험이 성공하면 물리학 자들은 초기 우주가 스스로를 멸절시키지 않았다는 것이 어떻게 대답 할 수 있을지 모른다. 또한 입자 물리학 자들이 들어가기를 갈망하는 우주의 모습을 밝히는 데 도움이 될 것입니다! 여기에는 모든 기본 힘이 어떻게 결합되는지와 같이 우주의 가장 깊은 비밀에 대한 답이 발견 될 것입니다.
