Două proiecte științifice majore încearcă să elucideze un mister fundamental al Universului: De ce există materia?
În ciuda avansurilor impresionante realizate în fizica modernă, una dintre cele mai profunde întrebări rămâne fără un răspuns clar: De ce există Universul așa cum îl percepem? Mai precis, de ce materia a reușit să supraviețuiască în fața antimateriei după Big Bang? Două inițiative internaționale – una desfășurată în Statele Unite și cealaltă în Japonia – își propun să dezvăluie acest mister care stă la baza existenței noastre.
Un Univers care nu trebuia să existe
Conform modelelor cosmologice acceptate, în momentul Big Bang-ului au fost generate cantități egale de materie și antimaterie. Acestea ar fi trebuit să se anihileze reciproc, lăsând în urma doar un Univers compus din radiație, fără planete, fără stele, fără viață. Totuși, Universul observabil contrazice această teorie: materia a „învins” antimateria, iar urmele acestei victorii se pot regăsi în galaxiile, stelele și formele de viață care umplu cosmosul.
Cheia acestui mister ar putea fi ascunsă în natura enigmatică a neutrinilor – particule subatomice extrem de ușoare și aproape imposibil de detectat. O diferență subtilă între comportamentul neutrinului și cel al omologului său de antimaterie, antineutrinul, ar putea oferi o explicație pentru dezechilibrul dintre materie și antimaterie din Univers.
DUNE: Investigarea neutrinilor din adâncurile Pământului
În Statele Unite, în Dakota de Sud, se construiește unul dintre cele mai ambițioase experimente din istoria fizicii: Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Proiectul se desfășoară într-un fost complex minier, la peste 1.500 de metri adâncime, unde radiația de la suprafață este blocată, permițând astfel detectarea celor mai slabe semnale de neutri.
DUNE este o colaborare internațională care aduce împreună peste 1.400 de cercetători din 35 de țări. Scopul principal este de a lansa fascicule de neutrini și antineutrini dintr-o sursă situată în Illinois către detectorii subterani din Dakota de Sud, analizând comportamentul acestora pe parcursul distanței de 1.300 de kilometri.
Cercetătorii speră că diferențele observate între cele două tipuri de particule vor sublinia fenomenul cunoscut sub numele de încălcare a simetriei CP (simetria sarcină-paritate), o posibilă explicație pentru dominanța materiei în Univers.
Hyper-Kamiokande: Avansurile tehnologice din Japonia
În paralel, Japonia dezvoltă un alt uriaș al fizicii particulelor: Hyper-Kamiokande (pe scurt, Hyper-K), o versiune semnificativ îmbunătățită a cunoscutului experiment Super-Kamiokande. Această instalație se află într-o cavernă enormă săpată în munți, dotată cu zeci de mii de senzori extrem de sensibili capabili să detecteze interacțiunile rare ale neutrinilor.
Hyper-K beneficiază de avantajul timpului: este posibil ca această instalație să devină funcțională înaintea celei din SUA. Potrivit dr. Mark Scott de la Imperial College London, japonezii ar putea obține rezultatele inițiale cu câțiva ani mai devreme, oferindu-le astfel un avantaj semnificativ.
Cu toate acestea, echipa care lucrează la DUNE susține că datele obținute de ei vor fi mai ample și mai profunde, datorită unui design experimental diferit și a unui mediu de izolare mai avansat.
Două abordări complementare, un scop comun
Chiar dacă din exterior pare a fi o competiție științifică – o adevărată „cursă spațială” pentru descifrarea misterului existențial al Universului – ambele proiecte urmăresc un scop comun. Contribuțiile lor combinate vor accelera progresul în fizica particulelor și vor oferi interpretări mai robuste și mai precise ale fenomenelor observate.
Se așteaptă ca ambele laboratoare să livre
