چرا پادماده باعث نابودي جهان هستي نمي‌شود؟
شايد محققان با مطالعه رفتار ذرات الكتريكي خنثي به نام نوترينو در نهايت توانسته باشند پاسخ معمايي را بيابند كه ذهن فيزيكدانان را براي چندين دهه به خود مشغول كرده است. نتايج جديد آزمايش T2K در ژاپن مي‌تواند توضيح دهد كه چرا مقدار مساوي از ماده و پادماده در آغاز تولد جهان شكل نگرفته‌اند؛ اتفاقي كه در ادامه به نبود تعادل گسترده‌اي انجاميده كه ما امروزه هم مي‌توانيم آن را مشاهده كنيم.
با توجه به قوانين تعيين شده در مدل استاندارد فيزيك ذرات و همچنين انديشه متخصصينيه‌ي نسبيت عام انيشتين، در انفجار بزرگ بايد مقدار مساوي از ماده و پادماده توليد شده باشد. اما از آنجا كه ماده و پادماده در صورت تعامل، يكديگر را خنثي مي‌سازند و در پي آن چيزي جز انرژي باقي نمي‌گذارند، بنابر اين مي‌توان دريافت كه اين حالت نمي‌توانسته در واقعيت رخ دهد. چون ماده و پاماده‌ي برابر به منزله‌ي نبود جهان هستي است.
فيزيكدانان به نبود تعادل بين ماده و پادماده در جهان قابل مشاهده‌ي ما با عنوان «عدم تقارن باريون» اشاره مي‌كنند. در اينجا است كه نوترينوها وارد صورت مسئله مي‌شوند. اين ذرات همچنين به عنوان «ذرات شبح‌مانند» نيز شناخته شده‌اند. نوترينوها بسيار به سختي آشكار مي‌شوند، چرا كه آنها به سختي با ساير اجزاي جهان مي‌توانند برهم‌كنش داشته باشند. اين بدان معني است كه آزمايش‌هاي طراحي شده براي اندازه‌گيري آنها نيازمند ابزار فوق‌العاده حساس و زمان مشاهده‌ي بسيار زياد هستند.
علاوه بر نوترينو، همچنين يك پادماده‌ي همتاي آن به نام پادنوترينو وجود دارد و هر دو آنها در سه نوع طبقه‌بندي مي‌شوند؛ الكترون، ميون و تاو. در سال ۲۰۱۳، دانشمندان فعال در پروژه‌ي T2K در ژاپن براي نخستين بار به شواهدي دست يافتند كه نشان مي‌داد نوترينوها مي‌توانند بين اين سه فرم ياد شده تغيير يا نوسان داشته باشند.
آزمايش T2K گرد آورنده‌ي بيش از ۵۰۰ دانشمند از سراسر جهان بود و از دو سايت با فاصله‌ي ۳۰۰ كيلومتري از هم جدا براي آزمايش در دو سوي كشور بهره مي‌برد. اين دو سايت به نام‌هاي مركز تحقيقات شتاب دهنده پروتون ژاپن يا جي‌پارك (J-PARC) و رصدخانه‌ي سوپركاميوكاند (Super-Kamiokande observatory) شناخته مي‌شوند كه در تصوير بالا بخشي از آن نشان داده شده است.
در حال حاضر، آخرين نتايج آزمايش ادامه‌دار T2K ارايه شده‌اند و اين نتايج شواهدي را از تبديل ۳۲ ميون نوترينو به الكترون نوترينو را در خود دارند. اين در حالي است كه تنها ۴ ميون نوترينو در اين روند به همتايان پادالكترون خودشان تبديل شده‌اند.
تيم پژوهشي كه در اين آزمايش فعاليت مي‌كنند، خودشان نيز به طور كامل نمي‌دانند كه چه رويدادي در جريان است. اما اين نوع از نبود تعادل بين ماده و پادماده چيزي است كه دانشمندان در تمام اين مدت به دنبال پي بردن به دليل آن بوده‌اند و اين امكان وجود دارد كه آنها شواهدي را از وجود نوعي تخطي موسوم به تقارن همساني بارها (charge-parity (CP) symmetry) ارايه كنند.
بر پايه‌ي گزارش ليزا گراسمن (Lisa Grossman) از نيوساينتيست، تقارن CP تصوري است كه بر مبناي آن اگر تمامي ذرات را با پادذره‌هاي متناظرشان جايگزين كنيم در آن صورت فيزيك كلي آنها تغيير نمي‌كند.
بر پايه‌ي اين فرض بايد مقدار يكساني از ماده و پادماده در دوران آغازين جهان بوده باشد و از سويي ما مي‌دانيم كه چنين نبوده است؛ زيرا ما هم اكنون در اين جهان وجود داريم. بنابراين هر چيزي كه نشان‌دهنده‌ي هر نوع انحراف از تقارن CP باشد، مي‌تواند براي توضيح اختلاف موجود مهم تلقي شود. از جمله‌ي اين حدس‌ها مي‌توان به عدم تعادل مشاهده شده در نوترينوها توسط پروژه T2K اشاره كرد. فيزيكدان پاتريشيا واله (Patricia Vahle) از آزمايشگاه نوترينو NOVA در ايالات متحده كه با پروژه‌ي T2K همكاري نداشته است در گفتگو با گراسمن گفت:
ما مي‌دانيم كه براي ايجاد ماده‌ي بيشتر نسبت به پادماده در جهان، نياز به فرايندي است كه تقارن ياد شده را نقض كند.
پيش از اينكه ما بيش از حد درباره‌ي اين موضوع هيجان‌زده شويم، بايد اشاره كنيم كه T2K تا كنون تنها در سطح دوم سيگما از ملاك شش سيگما به اثبات رسيده است. از اين سطوح به منظور مطالعه و صحه‌گذاري اكتشافات در فيزيك ذرات استفاده مي‌شوند و يافته‌هاي آزمايش را مادامي كه به سطح ۵ نرسيده‌اند، مورد تاييد نهايي قرار نمي‌دهند. بنابراين هنوز در روزهاي اوليه‌ي آزمايش‌ها قرار داريم. اما داده‌هاي اوليه نشان مي‌دهد كه اين مطالعه‌ي جديد به خوبي با يافته‌هاي سه سال پيش سازگاري دارد.
آزمايش‌هاي پادنوترينوي بيشتري براي انجام در سال آينده برنامه‌ريزي شده است و تيم‌هاي پژوهشي مرتبط در حال برنامه‌ريزي براي جمع‌آوري اطلاعات بيشتر براي كمك به تاييد فرضيه خود هستند.
حتي پس از تاييد فرضيه‌ي اخير نيز محققان دقيقا نمي‌دانند كه نوترينوها و پادنوترينوها چگونه مي‌توانند اشكال نبود تقارن باريون را توضيح دهند. اما به هر حال مي‌دانند پژوهش‌هايشان را روي كدام زمينه بايد متمركز كنند.
هم انديشي ها