Dosad neprimijećena vrsta radioaktivnosti mogla bi objasniti kako je nastao materijalni svijet, uključujući i ljude, a tim fizičara pokrenuo je eksperiment kojim bi trebao biti objašnjen ovaj novootkriveni fenomen.
Prema postojećim teorijama, prije oko 13,7 milijardi godina, kada je svemir nastao, proizvodile su se jednake količine materije i antimaterije, koji bi međusobno trebalo da se poništavaju. Međutim, proračuni pokazuju da materije ipak ima nešto više nego antimaterije, ali ne znamo zašto je to tako.
Da bi se ova asimetrija objasnila, pored naelektrisanja, potrebno je da pronađemo još neku razliku između materije i antimaterije. To je veliki zadatak savremene fizike, jer bi prema važećim teorijama, materija i antimaterija trebale bi biti jednako zastupljene i nova studija ide u tom pravcu.
Čudni neutrini
U normalnim okolnostima, nestabilna jezgra nekih radioaktivnih atoma gube neutron kroz proces beta raspada – neutron se transformira u proton, otpuštajući elektron i sićušnu česticu poznatu kao elektronski antineutrino.
Još jedna opcija je konfiguracija koja podsjeća na sliku u ogledalu u odnosu na originalnu i u tom slučaju, proton se pretvara u neutron, otpušta pozitron i elektronski neutrino – pandan antineutrinu u normalnoj materiji.
Do dvostrukog beta raspada dolazi kada se otpuštaju dva elektrona i dva antineutrina (pandan neutrinima u antimateriji), pa se tako beta raspad događa dva puta.
Naučnici su dugo teoretizirali o mogućem postojanju bezneutrinske verzije ovog procesa, one u kojoj bi se dva neutrina međusobno poništila, pošto napuste atom. U suštini, neutrino se ponaša kao sopstveni antimaterijski pandan.
Čestice materije koje su sami sebi antičestice, nazivaju se Majoranovim fermionima, prema fizičaru Etoreu Majorani, koji je predvidio njihovo postojanje 1937.
Ako se neutrini i antineutrini ponašaju različito, to bi moglo objasniti zašto se sva materija nije poništila antimaterijom, čim je svemir nestao.
Detektiranje raspada
Međutim, nije lako detektirati bezneutrinski dvostruki beta raspad, a krivac je kosmičko zračenje, kaže Bernhard Schwingenhoer, predstavnik GERmanium Detector Array (GERDA) projekta.
Tako su se fizičari okrenuli GERDA laboratoriji u Italiji u kojoj je napravljen bazen s tečnim argonom obogaćenim izotopom gemanijuma-76, koji je blago radioaktivan. Njegovo vrijeme poluraspada od 1,78 x 10^21 (odnosno 1,78 milijardi biliona godina), znači da je toliko vremena potrebno da se polovina njegovih atoma pretvori u selenij, što znači da je to vreme mnogo duže od starosti svemira.
Obično germanij emitira dva elektrona i dva elektronska antineutrina u “običnom” dvostrukom beta procesu. Međutim, fizičari su željeli vidjeti da li se ovaj proces ikad odigrava bez otpuštanja neutrina. Neko bi možda pomislio da se za takav eksperiment mora čekati milijardama godina, ali je vrijeme poluraspada vrlo rastegljivo.
Zato su istraživači upotrijebili oko 40 kg germanija pomiješanog s tečnim argonom što je dalo oko 45 biliona biliona atoma, što znači da bi barem neki od njih trebali krenuti u proces poluraspada dok naučnici gledaju.
Podaci su prikupljani tokom sedam mjeseci – od decembra 2015. do juna 2016. i nažalost, nisu detektirali poluraspad, ali su zato mogli spustiti granicu toga koliko često se poluraspad događa.
Da su kojim slučajem detektirali poluraspad, to bi značilo da su neutrini istovremeno svoje antičestice, jer bi u suprotnom bezneutrinski poluraspad bio nemoguć.
Također, to bi značilo da radioaktivni raspad nije simetričan, odnosno da nije uvijek slučaj da beta poluraspad ima svoju “sliku u ogledalu”, tako što se emitiraju elektroni i antineutrini ili pozitroni i neutrini.
Ako, pak, nije simetričan, to znači da se neutrini i antineutrini ponašaju drukčije u odnosu na sve druge čestice koje su ikada pronađene.
Ovaj fenomen mogao bi u potpunosti promijeniti standardni model, koji je dosad bio uspješan u opisivanju fizike čestica, ali koji očigledno ima svoje nedostatke.
GERDA eksperiment tek bi trebao otkriti o čemu se radi, jer je sasvim moguće da je potrebno samo čekati nešto duže, piše Live Science.
