V današnjem znanstvenem britoffu poročamo o japonskem eksperimentu T2K oziroma Tokai to Kamioka, v katerem skušajo fizičarke in fiziki izmeriti kršitev simetrije CP v nevtrinskem sektorju. To pomeni pojasniti razliko med delci in antidelci, ki jo poznamo iz vsakdana.

Nevtrinska fizika se od standardnega trkalniškega raziskovanja loči po redu velikosti zasnove eksperimentov in njihovega trajanja. Eden izmed prvih takih eksperimentov, Davisov eksperiment, je 24 let meril število sončnih nevtrinov in opazil, da jih je premalo. K rešitvi tega problema, nevtrinskim oscilacijam, je prispeval tudi eksperiment Kamiokande.

Od takrat so detektor v Kamioki nekajkrat nadgradili, princip pa ostaja enak: opaziti redke interakcije nevtrinov s snovjo. Tak dogodek včasih proizvede kratek blisk Čerenkovega sevanja, iz slednjega pa lahko sklepamo o lastnostih nevtrina.

V nedavnem eksperimentu pa so v Kamioki namesto sončnih nevtrinov merili snop, ki ga je zadnjih 10 let v detektor svetil 300 kilometrov oddaljen protonski sinhrotron v Tokaiju, J-PARC. Zanimiva je podrobnost, da čeprav v Tokaiju proizvajajo mionske nevtrine, v Kamioki izmerijo le tiste delce, ki so se spremenili v elektronske nevtrine.

V članku, objavljenem v reviji Nature, ekipa poroča o meritvah nevtrinskih oscilacij, ki ločujejo med nevtrini in njihovimi antimaterijskimi partnerji. Kršitev simetrije CP bi implicirala, da nevtrini oscilirajo drugače kot antinevtrini.

Kot morda lahko uganete, rezultati niso zelo jasni. Meritve  zgolj z gotovostjo 2 sigma ali 95 odstotkov podpirajo hipotezo, da je simetrija CP za nevtrine sploh kršena. Z verjetnostjo 3 sigma ali 99,7 odstotka pa so lahko izključili polovico dovoljenih stopenj kršitve.

Kljub temu gre za prvo meritev kršitve simetrije CP za nevtrine, v duhu prej omenjenega Davisovega eksperimenta pa bomo na točnejše rezultate verjetno čakali še kakšno desetletje.

Na sliki: notranjost detektorja Kamiokande.

vir: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0

več: https://arxiv.org/abs/1106.1238