Речь идет о так называемой симметрии материи и антиматерии, которая, согласно идеализированным математическим представлениям о строении Вселенной, должна приводить к равновероятному образованию частиц материи и антиматерии в результате взаимодействий элементарных частиц. Если бы этот принцип был справедлив, то в момент Большого взрыва, положившего начало формированию первых звезд и галактик во Вселенной, вся материя и антиматерия, образовавшиеся в одинаковых количествах, вступили бы друг с другом во взаимодействие, что привело бы к их взаимному уничтожению (аннигиляции).
Авторы нового исследования - группа ученых, изучающих осцилляции (колебания между различными состояниями) нейтрино в рамках эксперимента MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), впервые продемонстрировали самые точные на сегодняшний день значения параметров, определяющих эти осцилляции, и показали, что они сильно отличаются в случае нейтрино и антинейтрино. Речь идет о переходах так называемых электронных нейтрино в мюонные или тау-нейтрино и обратно. Ученые показали, что изменение массы частиц при переходе из одного состояния в другое для антнейтрино почти на 40% больше, чем для нейтрино.
Несмотря на то, что эти данные были получены в ходе 5 лет наблюдений и включают в себя огромное количество единичных экспериментов, до сих пор ученые с вероятностью 5% допускают, что обнаруженной ими разницы в параметрах осцилляций нейтрино и антинейтрино не существует. Для того чтобы прояснить этот вопрос, потребуются дополнительные эксперименты. Нейтрино и антинейтрино ведут себя по разному во многих типах взаимодействий с другим частицам, однако такой фундаментальный параметр, как изменение массы при переходе из одного состояния в другое, согласно существующей теории, называемой Стандартной моделью взаимодействия всех элементарных частиц, должен быть одинаков.
"Если этот результат подтвердится, он будет означать фундаментально новое качество системы нейтрино-антинейтрино и иметь громадное значение для физики Вселенной", - сказал Роб Планкет (Rob Plunkett), один из участников группы MINOS. Добиться этого результата ученым удалось благодаря уникальному оборудованию лаборатории - так называемому Главному инжектору - ускорителю частиц, являющемуся источником нейтрино или антинейтрино, и двум детекторам, один из которых находится поблизости от источника, а второй расположен на расстоянии 735 километров. Между двумя этими источниками нейтрино и антинейтрино пролетают за 2,5 миллисекунды, причем движутся частицы прямо сквозь толщу земного грунта, не вступая во взаимодействие с ним. Лишь небольшая часть этих крайне слабо взаимодействующих с материей частиц фиксируется детекторами.
Детекторы же позволяют зафиксировать количественно те изменения в составе пучка нейтрино, которые проходят за 2,5 миллисекунды его полета и определить параметры перехода частиц из одного состояния в другое.