私たちが知っている宇宙は、実際には存在しないはずです。一般的な理論では、ビッグバンでは物質と反物質が同等に存在していたと想定されています。しかし、もしそうだとしたら、物質と反物質はほんの一瞬のうちに互いに破壊しなければならなかったでしょう。しかし、そうではありませんでした。この偉大な謎は、さらに多くの人によって探究されることになるでしょう。なぜ宇宙には反物質が存在しないのでしょうか?
宇宙の反物質 だから私たちは無駄に探してしまうのです
その理由として、対称性の破れのメカニズムがよく挙げられます。それが宇宙に物質が存続できた理由だと言われています。しかし、弱い形では、非対称効果はクォークと反クォークのペア、いわゆる中間子でのみ検出できます。日本の研究チームは今回、物質と反物質を区別するニュートリノでもそのような発達を検出することができた。
これが真実であれば、反物質消失の謎が解けたことになる。物理学者は長い間、自然法則では物質と反物質は同等に扱われると考えていました。しかし、対称性の違反には弱い相互作用が重要であることがわかっています。中間子のクォークの種類が異なるため、CP 対称性が破られます。これにより物理プロセスが変化します。粒子は反粒子に置き換えられます。しかし、この効果は非常に小さいため、宇宙における物質の過剰を説明することはできません。
研究者たちは何年にもわたってニュートリノを研究してきた
この CP の破れは、ニュートリノにおいて長い間探求されてきました。それらは物質の基本的な構成要素の 1 つであり、弱い力の影響を受けます。ゴースト粒子としても知られるニュートリノは、あらゆる物質を貫通することができます。飛行中に、電子、ミューオン、タウニュートリノの 3 つの種類を切り替えることができます。この特性は、ニュートリノが CP 対称性に違反していることを示唆しています。
日本の科学者は10年以上ニュートリノを研究してきました。スーパーカミオカンデ検出器には5万トンの純水が満たされています。宇宙放射線から守るために、検出器は地下の鉱山に設置されています。これにより、電子ニュートリノを測定できるようになります。また、ニュートリノが飛行中にどのくらいの頻度でそこで変形したかを決定することもできる。ゴースト粒子は 295 キロメートル離れた場所から発射されます。入ってくる粒子のうち、水タンク内に痕跡を残すのはほんの少量です。
失われた反物質の説明は？
データに基づいて、研究者らは顕著な非対称性を検出することができました。電子ニュートリノの数は予想よりも多いですが、反粒子の数は予想を下回っています。したがって、ニュートリノには対称性の破れが存在します。研究者らは、ニュートリノでは物質と反物質の対称性が破られる確率を99.7パーセントと想定している。結果は十分とは程遠いですが、少なくとも進歩はしています。日本の科学者らによる研究は、宇宙における物質と反物質の不均衡を説明する重要な手がかりとなる。
多くの理論家は、ニュートリノがバリオン物質の助産師であると想定しています。前身はいわゆる無菌ニュートリノでした。いわゆるレプトジェネシスと呼ばれる複雑なプロセスが、最終的に物質と反物質の不均衡を引き起こしたと言われています。現在、無菌ニュートリノは検出できなくなりました。それらは暗黒物質の一部であると言われています。他の理論では、ゴースト粒子が人間の創造に関与していると考えられています。 このため、私たちの宇宙は存在すべきではありません。