Sa napakaaga sansinukob, sa lalong madaling panahon pagkatapos ng Big Bang, ang 'mahalagahin' at ang 'antimatter' ay parehong umiral sa pantay na halaga. Gayunpaman, para sa mga kadahilanang hindi alam sa ngayon, ang 'mahalagahin' nangingibabaw sa kasalukuyan sansinukob. Ang mga mananaliksik ng T2K ay nagpakita kamakailan ng paglitaw ng isang posibleng paglabag sa Charge-Parity sa neutrino at ang kaukulang mga anti-neutrino oscillations. Ito ay isang hakbang sa pag-unawa kung bakit mahalagahin nangingibabaw ang sansinukob.
Ang Big Bang (na naganap mga 13.8 bilyong taon na ang nakalilipas) at iba pang kaugnay na teorya ng pisika ay nagmumungkahi na ang maagang sansinukob ang radiation ay 'nangingibabaw' at ang 'mahalagahin' at ang 'antimatter' umiral sa pantay na halaga.
Ngunit ang sansinukob na alam natin ngayon ay nangingibabaw ang 'matter'. Bakit? Ito ay isa sa mga pinaka nakakaintriga na misteryo ng sansinukob. (1).
Ang sansinukob na alam natin ngayon ay nagsimula sa pantay na dami ng 'matter' at 'antimatter', parehong nilikha nang magkapares ayon sa hinihingi ng batas ng kalikasan at pagkatapos ay paulit-ulit na nalipol na gumagawa ng radiation na kilala bilang 'cosmic background radiation'. Sa loob ng humigit-kumulang 100 micro seconds ng Big Bang ang bagay (mga partikulo) sa paanuman ay nagsimulang lumampas sa bilang ng antiparticle sa pamamagitan ng isa sa bawat bilyon at sa loob ng ilang segundo ay nawasak ang lahat ng antimatter, na naiwan lamang ang mga bagay.
Ano ang proseso o mekanismo na lilikha ng ganitong uri ng pagkakaiba o kawalaan ng simetrya sa pagitan ng bagay at antimatter?
Noong 1967, ang Russian theoretical physicist na si Andrei Sakharov ay nagpostulate ng tatlong kundisyon na kinakailangan para sa isang kawalan ng timbang (o produksyon ng matter at antimatter sa magkaibang rate) na mangyari sa sansinukob. Ang unang kundisyon ng Sakharov ay ang numero ng baryon (isang quantum number na nananatiling conserved sa isang pakikipag-ugnayan) na paglabag. Nangangahulugan ito na ang mga proton ay nabubulok nang napakabagal sa mas magaan na mga subatomic na particle tulad ng isang neutral na pion at isang positron. Katulad nito, ang isang antiproton ay nabulok sa isang pion at isang elektron. Pangalawang kundisyon ay ang paglabag ng charge conjugation symmetry, C, at charge conjugation-parity symmetry, CP na tinatawag ding Charge-Parity violation. Pangatlong kundisyon ay ang prosesong bumubuo ng baryon-asymmetry ay hindi dapat nasa thermal equilibrium dahil sa mabilis na pagpapalawak na nagpapababa sa paglitaw ng pares-annihilation.
Ito ang pangalawang pamantayan ng Sakharov ng paglabag sa CP, na isang halimbawa ng isang uri ng kawalaan ng simetrya sa pagitan ng mga particle at ng kanilang mga antiparticle na naglalarawan sa paraan ng pagkabulok nito. Sa pamamagitan ng paghahambing sa paraan ng pagkilos ng mga particle at antiparticle, ibig sabihin, sa paraan ng paggalaw, pakikipag-ugnayan, at pagkabulok ng mga ito, makakahanap ang mga siyentipiko ng ebidensya ng kawalaan ng simetrya na iyon. Ang paglabag sa CP ay nagbibigay ng katibayan na ang ilang hindi kilalang pisikal na proseso ay responsable para sa pagkakaiba-iba ng produksyon ng bagay at antimatter.
Ang electromagnetic at 'malakas na pakikipag-ugnayan' ay kilala na simetriko sa ilalim ng C at P, at dahil dito ay simetriko rin sila sa ilalim ng produktong CP (3). ''Gayunpaman, ito ay hindi kinakailangan para sa 'mahina na pakikipag-ugnayan', na lumalabag sa parehong C at P symmetries'' sabi ni Prof. BA Robson. Sinabi pa niya na "ang paglabag sa CP sa mahinang pakikipag-ugnayan ay nagpapahiwatig na ang mga pisikal na proseso ay maaaring humantong sa hindi direktang paglabag sa numero ng baryon upang ang paglikha ng bagay ay mas gusto kaysa sa paglikha ng antimatter''. Ang mga non-quark particle ay hindi nagpapakita ng anumang mga paglabag sa CP samantalang ang paglabag sa CP sa mga quark ay masyadong maliit at hindi gaanong mahalaga upang magkaroon ng pagkakaiba sa paggawa ng bagay at antimatter. Kaya, ang paglabag sa CP sa mga lepton (neutrinos) ay nagiging mahalaga at kung ito ay mapatunayan ay sasagutin nito kung bakit ang sansinukob ang bagay ay nangingibabaw.
Bagama't ang paglabag sa CP symmetry ay hindi pa napapatunayang konklusibo (1) ngunit ang mga natuklasan na iniulat ng pangkat ng T2K kamakailan ay nagpapakita na ang mga siyentipiko ay talagang malapit dito. Ipinakita sa unang pagkakataon na ang paglipat mula sa particle patungo sa electron at neutrino ay pinapaboran kaysa sa paglipat mula sa antiparticle sa electron at antineutrino, sa pamamagitan ng lubos na sopistikadong mga eksperimento sa T2K (Tokai hanggang Kamioka) (2). Ang T2K ay tumutukoy sa isang pares ng mga laboratoryo, ang Japanese Proton Accelerator Research Complex (J-Parc) sa Tokai at ang Super-Kamiokande underground neutrino observatory sa Kamioka, Japan, na pinaghiwalay ng halos 300 km. Ang proton accelerator sa Tokai ay nakabuo ng mga particle at antiparticle mula sa mataas na enerhiya na banggaan at mga detector sa Kamioka ay naobserbahan ang mga neutrino at ang kanilang mga katapat na antimatter, antineutrino sa pamamagitan ng paggawa ng napakatumpak na mga sukat.
Pagkatapos ng pagsusuri ng ilang taon ng data sa T2K, nasukat ng mga siyentipiko ang parameter na tinatawag na delta-CP, na namamahala sa CP symmetry breaking sa neutrino oscillation at natagpuan ang mismatch o isang kagustuhan para sa pagpapahusay ng neutrino rate na kalaunan ay maaaring humantong sa ang pagkumpirma ng paglabag sa CP sa paraan ng pag-oscillated ng mga neutrino at antineutrino. Ang mga resulta na natagpuan ng pangkat ng T2K ay makabuluhan sa istatistikal na kahalagahan ng 3-sigma o 99.7% na antas ng kumpiyansa. Ito ay isang milestone na tagumpay dahil ang kumpirmasyon ng paglabag sa CP na kinasasangkutan ng mga neutrino ay nauugnay sa pangingibabaw ng bagay sa sansinukob. Ang mga karagdagang eksperimento na may mas malaking database ay susubok kung ang leptonic CP symmetry violation na ito ay mas malaki kaysa sa CP violation sa quark. Kung gayon, sa wakas ay magkakaroon tayo ng sagot sa tanong na Bakit ang sansinukob ang bagay ay nangingibabaw.
Kahit na ang eksperimento ng T2K ay hindi malinaw na nagtatatag na ang CP symmetry violation ay naganap ngunit ito ay isang milestone sa kamalayan na ito ay tiyak na nagpapakita ng isang malakas na kagustuhan para sa pinahusay na electron neutron rate at inilalapit tayo upang patunayan ang paglitaw ng CP symmetry violation at kalaunan sa sagot 'bakit ang sansinukob ang bagay ay nangingibabaw'.
***
Sanggunian:
1. Tokyo University, 2020. ''T2K Results Restrict Possible Values of Neutrino CP Phase -.....'' Press Release Na-publish noong Abril 16, 2020. Available online sa http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ Na-access noong 17 Abril 2020.
2. Ang T2K Collaboration, 2020. Constraint sa matter–antimatter symmetry-violating phase sa mga neutrino oscillations. Dami ng Kalikasan 580, mga pahina339–344(2020). Na-publish: 15 Abril 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0
3. Robson, BA, 2018. Ang Problema sa Matter-Antimatter Asymmetry. Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015
***
