Jagd nach Quelle aller Materie geht weiter


Die Frage, warum Menschen, die Erde und das Universum existieren müssen, wenigstens für eine Weile zu warten.

Eine riesige unterirdische Teilchendetektor hat bislang Beweise finden, dass geheimnisvolle subatomaren Teilchen, sogenannte Neutrinos, können als ihre eigenen Antiteilchen und gegenseitig zu vernichten.

"Wir haben nicht noch gar nichts gesehen,", sagte Co-Studienautor Michael Marino, ein Physiker an der technischen Universität München in Deutschland.

Wenn Neutrinos ihre eigenen Antimaterie-Partner sind, könnte es helfen, ein grundlegende Geheimnis des Universums zu erklären: Warum Materie überhaupt existiert. [5 schwer fassbaren Teilchen, die im Universum lauern können]

Zu viel Materie

Das Universum besteht aus winzigen Teilchen, und jedes Materieteilchen hat einen Antimaterie-Partner mit entgegengesetzten Eigenschaften. Wenn Partikel und ihre Antiteilchen aufeinander treffen, vernichten sie einander in einem Ausbruch von Licht.

Aktuelle denken besagt, dass direkt nach dem Urknall, der das Universum gebildet, nur Energie existiert, sondern als Universum abgekühlt, Materie und Antimaterie in gleichen Teilen produziert wurden.

Wenn die Vorhersagen des Standardmodells — die vorherrschende Theorie der Teilchenphysik, die subatomaren Teilchen erklärt — waren korrekt, "man erwarten würde, gleiche Mengen von Materie und Antimaterie zu produzieren," sagte Marino Leben Wissenschaft.

Diese Teilchen gegenseitig vernichtet haben würde und erstellt ein Meer von Photonen, Lichtteilchen, hinterließ fast egal, Form Sterne, Galaxien und alles andere, sagte Marino.

Aber der größte Teil des Universums besteht aus Materie und Antimaterie ist relativ selten, so dass eine sehr große Frage: Warum?

Schwer fassbare Interaktion

Um das Vorhandensein der Materie zu erklären, haben viele Physiker auf eine Idee zuerst in den 1930er Jahren von dem italienischen Physiker Ettore Majorana vorgeschlagenen zurückgegeben. Er fragte mich, ob Neutrinos – winzige, Nachfüllfreie subatomaren Teilchen, die nur selten mit Materie wechselwirken – fungieren als eigene Antimaterie.

Täte Neutrinos, die, so dass sie sogenannte Majorana-Teilchen, sollte dann theoretisch Physiker Spuren von einem Prozess namens neutrinolosen doppelten Betazerfall zu finden. In diesem Zerfall wirft ein instabiler Atomkern (oder der Atomkern, die Protonen und Neutronen enthält) zwei Neutronen, die dann in Protonen umwandeln, indem zwei Elektronen und zwei Antineutrinos freisetzen. Wenn Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind, sollte dann die geisterhaften Teilchen manchmal gegenseitig, zu vernichten nur zwei Elektronen hinterlassen.

Forscher am bereichert Xenon-Observatorium (EXO-200) in New Mexiko haben zwei Jahre auf der Suche nach diesem Zerfall verbracht.

Der Detektor ist im Wesentlichen einem großen Bottich von 440 Pfund (200 Kilogramm) von Xenon, mit einer großen Spannung geladen. Der Detektor hat einen großen Teil der radioaktiven Xenon-136, eine instabile Form des Atoms mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen als gewöhnliche Xenon. Dieser gigantische Detektor befindet sich über 2.100 650 Metern Untergrund; auf diese Weise die Erde kosmische Strahlung aus dem Weltraum aufnehmen können, die schwer fassbare zerfällt zu imitieren und stören würde somit das Experiment, sagte Marino.

Wann immer ein Xenon-136 Kern zerfällt, produziert es einen Blitz Licht und kostenlos im Detektor. Durch die Analyse, wo diese Blitze auftreten, und wie viel Energie freigesetzt wird, kann das Team mit einem hohen Maß an Sicherheit, erkennen, ob ein neutrinolosen doppelten Betazerfall aufgetreten ist.

Andere Modelle

Die neue Studie ausschließen nicht vollständig, dass Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen, aber macht es weniger wahrscheinlich. In den letzten zwei Jahren hat die EXO-200 mehr als 60.000 Betazerfällen entdeckt, von die keines der Energiesignatur des neutrinolosen doppelten Betazerfall zu erwarten haben.

Wenn die Karies vorhanden ist, muss es so selten vorkommen, dass "die Halbwertszeit von diesem Zerfall wirklich ziemlich lang, eine Million Milliarden Mal das Alter des Universums ist," sagte Marino.

Mehrere andere Experimente weiter Jagd auf Beweise, dass Neutrinos Majorana-Teilchen sind, fügte er hinzu.

Aber Majorana Neutrinos sind nicht die einzige Möglichkeit, das Standard-Modell mit der Fülle von Materie im Universum in Einklang zu bringen. Physiker auch suchen nach Spuren, dass die Verteilung der positiven und negativen Ladung in ein Neutron verzerrt ist, zu was ein Elektron Dipolmoment genannt hat, sagte Marino.

Physiker noch sagte Spuren davon sind entweder zu finden, er.

"Alles sieht wirklich Hunky Dory", sagte Marino.

Die neuen Ergebnisse wurden Mittwoch (4.Juni) in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

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