'పదార్థం' విశ్వాన్ని ఎందుకు డామినేట్ చేస్తుంది మరియు 'యాంటీమాటర్' కాదు? విశ్వం ఎందుకు ఉనికిలో ఉంది అనే అన్వేషణలో

చాలా ప్రారంభంలో విశ్వం, బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత, 'విషయం' మరియు 'యాంటీమాటర్' రెండూ సమాన మొత్తంలో ఉన్నాయి. అయితే, ఇప్పటివరకు తెలియని కారణాల వల్ల, 'విషయం' వర్తమానంపై ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది విశ్వం. T2K పరిశోధకులు ఇటీవల న్యూట్రినోలో సంభావ్య ఛార్జ్-పారిటీ ఉల్లంఘన మరియు సంబంధిత యాంటీ-న్యూట్రినో డోలనాలను చూపించారు. ఎందుకు అని అర్థం చేసుకోవడంలో ఇది ఒక ముందడుగు విషయం ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది విశ్వం.

బిగ్ బ్యాంగ్ (ఇది దాదాపు 13.8 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం సంభవించింది) మరియు భౌతిక శాస్త్రానికి సంబంధించిన ఇతర సిద్ధాంతాలు ప్రారంభ విశ్వం రేడియేషన్ 'ఆధిపత్యం' మరియు 'విషయం' ఇంకా 'ప్రతిపదార్థం'సమాన మొత్తంలో ఉంది.

కానీ విశ్వం ఈ రోజు 'పదార్థం' ఆధిపత్యం అని మనకు తెలుసు. ఎందుకు? ఇది అత్యంత ఆసక్తికరమైన రహస్యాలలో ఒకటి విశ్వం. (1).

మా విశ్వం ఈ రోజు మనకు తెలుసు 'పదార్థం' మరియు 'యాంటీమాటర్' సమాన మొత్తాలతో ప్రారంభమైందని, రెండూ ప్రకృతి నియమం ప్రకారం జంటగా సృష్టించబడ్డాయి మరియు 'కాస్మిక్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ రేడియేషన్' అని పిలువబడే రేడియేషన్‌ను పదేపదే ఉత్పత్తి చేస్తాయి. బిగ్ బ్యాంగ్ జరిగిన సుమారు 100 మైక్రో సెకన్లలోపు పదార్థం (కణాలు) ఏదో ఒకవిధంగా ప్రతి బిలియన్‌లో ఒకటి అని చెప్పడం ద్వారా యాంటీపార్టికల్‌ను అధిగమించడం ప్రారంభించింది మరియు సెకన్లలో అన్ని యాంటీమాటర్ నాశనం చేయబడి, పదార్థాన్ని మాత్రమే వదిలివేస్తుంది.

పదార్థం మరియు యాంటీమాటర్ మధ్య ఈ రకమైన వ్యత్యాసాన్ని లేదా అసమానతను సృష్టించే ప్రక్రియ లేదా యంత్రాంగం ఏమిటి?

1967లో, రష్యన్ సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఆండ్రీ సఖారోవ్ అసమతుల్యత (లేదా వివిధ రేట్లలో పదార్థం మరియు యాంటీమాటర్ ఉత్పత్తి) సంభవించడానికి అవసరమైన మూడు షరతులను ప్రతిపాదించారు. విశ్వం. మొదటి సఖారోవ్ పరిస్థితి బేరియన్ సంఖ్య (ఒక పరస్పర చర్యలో సంరక్షించబడిన క్వాంటం సంఖ్య) ఉల్లంఘన. దీని అర్థం ప్రోటాన్లు తటస్థ పియాన్ మరియు పాజిట్రాన్ వంటి తేలికపాటి సబ్‌టామిక్ కణాలుగా చాలా నెమ్మదిగా క్షీణించాయి. అదేవిధంగా, యాంటీప్రొటాన్ పియాన్ మరియు ఎలక్ట్రాన్‌గా క్షీణించింది. రెండవ షరతు ఛార్జ్ సంయోగ సమరూపత, C, మరియు ఛార్జ్ సంయోగం-పారిటీ సమరూపత ఉల్లంఘన, CP ఛార్జ్-పారిటీ ఉల్లంఘన అని కూడా పిలువబడుతుంది. మూడవ షరతు ఏమిటంటే, బేరియన్-అసిమెట్రీని ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియ వేగవంతమైన విస్తరణ కారణంగా పెయిర్-నాన్హిలేషన్ యొక్క సంభవనీయతను తగ్గించడం వలన ఉష్ణ సమతుల్యతలో ఉండకూడదు.

ఇది సఖారోవ్ యొక్క CP ఉల్లంఘన యొక్క రెండవ ప్రమాణం, ఇది కణాలు మరియు వాటి యాంటీపార్టికల్స్ మధ్య ఒక రకమైన అసమానతకు ఉదాహరణ, అవి క్షీణించే విధానాన్ని వివరిస్తాయి. కణాలు మరియు యాంటీపార్టికల్స్ ప్రవర్తించే విధానాన్ని పోల్చడం ద్వారా, అనగా అవి కదిలే, పరస్పర చర్య మరియు క్షీణత వంటి వాటిని పోల్చడం ద్వారా, శాస్త్రవేత్తలు ఆ అసమానత యొక్క సాక్ష్యాలను కనుగొనగలరు. పదార్థం మరియు యాంటీమాటర్ యొక్క అవకలన ఉత్పత్తికి కొన్ని తెలియని భౌతిక ప్రక్రియలు కారణమని CP ఉల్లంఘన సాక్ష్యం అందిస్తుంది.

విద్యుదయస్కాంత మరియు 'బలమైన పరస్పర చర్యలు' C మరియు P క్రింద సుష్టంగా ఉంటాయి మరియు తత్ఫలితంగా అవి CP (3) ఉత్పత్తి క్రింద కూడా సుష్టంగా ఉంటాయి. ''అయితే, ఇది 'బలహీనమైన పరస్పర చర్య'కి సంబంధించినది కాదు, ఇది C మరియు P సమరూపతలను ఉల్లంఘిస్తుంది'' ప్రొఫెసర్ BA రాబ్సన్ చెప్పారు. "బలహీనమైన పరస్పర చర్యలలో CP యొక్క ఉల్లంఘన అటువంటి భౌతిక ప్రక్రియలు బేరియన్ సంఖ్య యొక్క పరోక్ష ఉల్లంఘనకు దారితీయవచ్చని సూచిస్తుంది, తద్వారా పదార్థ సృష్టికి యాంటీమాటర్ సృష్టి ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది" అని అతను చెప్పాడు. నాన్-క్వార్క్ కణాలు ఎటువంటి CP ఉల్లంఘనలను చూపించవు, అయితే క్వార్క్‌లలో CP ఉల్లంఘన చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు పదార్థం మరియు యాంటీమాటర్ సృష్టిలో తేడాను కలిగి ఉండటం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి, లెప్టాన్లలో CP ఉల్లంఘన (న్యూట్రినోలు) ముఖ్యమైనది మరియు అది రుజువు అయితే అది ఎందుకు అని సమాధానం ఇస్తుంది విశ్వం పదార్థం ఆధిపత్యం.

CP సమరూపత ఉల్లంఘన ఇంకా నిశ్చయంగా నిరూపించబడనప్పటికీ (1) అయితే T2K బృందం ఇటీవల నివేదించిన ఫలితాలు శాస్త్రవేత్తలు నిజంగా దానికి దగ్గరగా ఉన్నారని చూపుతున్నాయి. T2K (టోకాయ్ నుండి కమియోకా) (2) వద్ద అత్యంత అధునాతన ప్రయోగాల ద్వారా యాంటీపార్టికల్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ మరియు యాంటీన్యూట్రినోకు మారడం కంటే కణం నుండి ఎలక్ట్రాన్ మరియు న్యూట్రినోకు పరివర్తన అనుకూలంగా ఉంటుందని మొదటిసారిగా నిరూపించబడింది. T2K ఒక జత ప్రయోగశాలలను సూచిస్తుంది, జపనీస్ ప్రోటాన్ యాక్సిలరేటర్ రీసెర్చ్ కాంప్లెక్స్ (J-Parc) Tokai మరియు సూపర్-కామియోకాండే భూగర్భ న్యూట్రినో అబ్జర్వేటరీ కమియోకా, జపాన్, దాదాపు 300 కి.మీ. టోకై వద్ద ఉన్న ప్రోటాన్ యాక్సిలరేటర్ అధిక శక్తి తాకిడి నుండి కణాలు మరియు యాంటీపార్టికల్‌లను ఉత్పత్తి చేసింది మరియు కమియోకాలోని డిటెక్టర్లు చాలా ఖచ్చితమైన కొలతలు చేయడం ద్వారా న్యూట్రినోలు మరియు వాటి యాంటీమాటర్ ప్రతిరూపాలు, యాంటీన్యూట్రినోలను గమనించాయి.

T2K వద్ద అనేక సంవత్సరాల డేటాను విశ్లేషించిన తర్వాత, శాస్త్రవేత్తలు డెల్టా-CP అనే పరామితిని కొలవగలిగారు, ఇది న్యూట్రినో డోలనంలో CP సమరూపతను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది మరియు అసమతుల్యతను లేదా న్యూట్రినో రేటు పెంపుదలకు ప్రాధాన్యతనిచ్చి చివరికి దారి తీస్తుంది. న్యూట్రినోలు మరియు యాంటిన్యూట్రినోలు డోలనం చేసే విధానంలో CP ఉల్లంఘన నిర్ధారణ. T2K బృందం కనుగొన్న ఫలితాలు 3-సిగ్మా లేదా 99.7% విశ్వాస స్థాయి యొక్క గణాంక ప్రాముఖ్యతలో ముఖ్యమైనవి. న్యూట్రినోలతో కూడిన CP ఉల్లంఘన నిర్ధారణ అనేది పదార్థం యొక్క ఆధిపత్యంతో ముడిపడి ఉన్నందున ఇది ఒక మైలురాయి సాధనం విశ్వం. పెద్ద డేటాబేస్‌తో చేసిన తదుపరి ప్రయోగాలు క్వార్క్‌లలో CP ఉల్లంఘన కంటే ఈ లెప్టోనిక్ CP సమరూప ఉల్లంఘన పెద్దదా అని పరీక్షిస్తుంది. అలా అయితే, ఎందుకు అనే ప్రశ్నకు చివరకు మనకు సమాధానం లభిస్తుంది విశ్వం పదార్థం ఆధిపత్యం.

T2K ప్రయోగం CP సమరూపత ఉల్లంఘన జరిగిందని స్పష్టంగా నిర్ధారించనప్పటికీ, ఇది మెరుగైన ఎలక్ట్రాన్ న్యూట్రాన్ రేటుకు బలమైన ప్రాధాన్యతను చూపుతుంది మరియు CP సమరూపత ఉల్లంఘన సంభవించినట్లు నిరూపించడానికి మరియు చివరికి మనల్ని దగ్గరగా తీసుకువెళుతుంది అనే కోణంలో ఇది ఒక మైలురాయి. సమాధానం 'ఎందుకు విశ్వం పదార్థం ఆధిపత్యం'.

***

ప్రస్తావనలు:

1. టోక్యో విశ్వవిద్యాలయం, 2020. ''T2K ఫలితాలు న్యూట్రినో CP దశ యొక్క సంభావ్య విలువలను పరిమితం చేస్తాయి -.....'' పత్రికా ప్రకటన 16 ఏప్రిల్ 2020న ప్రచురించబడింది. ఆన్‌లైన్‌లో ఇక్కడ అందుబాటులో ఉంది http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ 17 ఏప్రిల్ 2020న యాక్సెస్ చేయబడింది.

2. T2K సహకారం, 2020. న్యూట్రినో డోలనాల్లో పదార్థం-వ్యతిరేక సమరూపత-ఉల్లంఘించే దశపై పరిమితి. నేచర్ వాల్యూమ్ 580, పేజీలు339–344(2020). ప్రచురించబడింది: 15 ఏప్రిల్ 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0

3. రాబ్సన్, BA, 2018. ది మేటర్-యాంటీమాటర్ అసమానత సమస్య. జర్నల్ ఆఫ్ హై ఎనర్జీ ఫిజిక్స్, గ్రావిటేషన్ అండ్ కాస్మోలజీ, 4, 166-178. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015

***