นักฟิสิกส์พยายามดูว่าสสารของอนุภาคและปฏิสสาร เว็บตรง เหมือนกันหรือไม่กาแล็กซี ดวงดาว ดาวเคราะห์ และชีวิต ล้วนก่อตัวขึ้นจากสสารหนึ่งเดียว นั่นคือ สสาร
แต่ความอุดมสมบูรณ์ของสสารเป็นหนึ่งในความลึกลับที่ใหญ่ที่สุดของฟิสิกส์ที่ยังไม่แก้ บิ๊กแบงเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อน ได้กำเนิดสสารในปริมาณเท่ากันและปฏิสสารคู่แฝดที่แปลกประหลาดของมัน สสารและปฏิสสารจะทำลายล้างเมื่อพวกมันมาพบกัน ดังนั้นแม้แต่จักรวาลสตีเฟนก็จบลงด้วยพลังงาน—และไม่มีอะไรอื่นอีก ยังไงก็ตาม ความสมดุลก็เอนเอียงไปทางสสารในเอกภพยุคแรก
อนุภาคขนาดเล็กกว่าอะตอมที่เรียกว่านิวตริโนอาจเผยให้เห็นว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร
ถ้านิวตริโนเป็นปฏิปักษ์ของพวกมันเอง หมายความว่าสสารของนิวตริโนและปฏิสสารเป็นสิ่งเดียวกัน อนุภาคน้ำหนักเบาอาจชี้ไปที่คำอธิบายสำหรับสสารที่มากเกินไปของจักรวาล
ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงเร่งรีบเพื่อค้นหาหลักฐานของการสลายตัวของนิวเคลียร์แบบสมมุติฐาน ที่สามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อนิวตริโนและแอนตินิวตริโนเป็นหนึ่งเดียวกัน การทดลองสี่ครั้งได้เผยแพร่ผลลัพธ์เมื่อเร็วๆ นี้ซึ่งไม่แสดงร่องรอยของกระบวนการที่เรียกว่าการสลายตัวของนิวทริโนเลสแบบดับเบิ้ลเบตา ( SN: 7/6/02, p. 10 ) แต่ความพยายามอีกครั้งซึ่งจะเริ่มในไม่ช้าอาจมีโอกาสต่อสู้เพื่อตรวจจับการสลายตัวนี้หากเกิดขึ้น ในขณะเดียวกัน การวางแผนสำหรับการทดลองรุ่นใหม่จะทำให้การวัดมีความละเอียดอ่อนยิ่งขึ้น
Janet Conrad นักฟิสิกส์นิวทริโนจาก MIT กล่าวว่า “ขณะนี้ เรากำลังยืนอยู่ใกล้สิ่งที่อาจเป็นการค้นพบครั้งใหญ่” Janet Conrad นักฟิสิกส์นิวทริโนจาก MIT กล่าว
ลีกของตัวเอง
อนุภาคแต่ละสสารมีปฏิปักษ์ ซึ่งเป็นพันธมิตรที่มีประจุไฟฟ้าตรงกันข้าม อิเล็กตรอนมีโพซิตรอนเป็นหุ้นส่วน โปรตอนมีแอนติโปรตอน แต่ไม่ชัดเจนว่ารูปแบบนี้ใช้กับนิวตริโนซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้าอย่างไร
แทนที่จะมีสสารและปฏิสสารที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน นิวตริโนอาจเป็นตัวอย่างเพียงกลุ่มเดียวของกลุ่มอนุภาคที่มีทฤษฎีที่เรียกว่า Majorana fermion ( SN: 8/19/17, p. 8 ) ซึ่งเป็นปฏิปักษ์ของพวกมันเอง “ไม่มีอนุภาคอื่นใดที่เรารู้จักสามารถมีคุณสมบัตินี้ นิวทริโนเป็นเพียงคนเดียว
การสลายตัวของนิวตริโนเลสแบบดับเบิ้ลเบตาเป็นรูปแบบหนึ่งของการสลายตัวของบีตามาตรฐาน ซึ่งเป็นกระบวนการกัมมันตภาพรังสีที่พบได้ทั่วไปซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลก ในการสลายตัวของบีตา นิวตรอนภายในนิวเคลียสของอะตอมจะเปลี่ยนเป็นโปรตอน โดยปล่อยอิเล็กตรอนและแอนตินิวตริโนออกมา ธาตุจึงแปรสภาพเป็นธาตุอื่นต่อไปตามตารางธาตุ
ในไอโซโทปของธาตุเฉพาะบางชนิด — สปีชีส์ของอะตอมที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่กำหนด — การสลายตัวของบีตาสองครั้งสามารถเกิดขึ้นได้พร้อม ๆ กัน โดยปล่อยอิเล็กตรอนสองตัวและแอนตินิวตริโนสองตัว แม้ว่าการสลายตัวแบบดับเบิ้ลเบตาจะพบได้ยากมาก แต่ก็มีการตรวจพบแล้ว ถ้านิวตริโนเป็นปฏิปักษ์ของตัวมันเอง อาจเกิดรูปแบบที่ปราศจากนิวทริโนของการสลายนี้เช่นกัน: ในสิ่งที่หายากบนสิ่งที่หายาก แอนตินิวตริโนที่ปล่อยออกมาในหนึ่งในสองการสลายตัวของบีตาพร้อมกันอาจถูกดูดซับกลับโดยอีกอันหนึ่ง ส่งผลให้ไม่มีแอนตินิวทริโนหลบหนี .
กระบวนการดังกล่าว “สร้างความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสาร” นักฟิสิกส์ Giorgio Gratta จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดซึ่งทำงานในการทดลองการสลายตัวของนิวตริโนเลสแบบไม่มีนิวทริโน EXO-200 กล่าว ในการสลายตัวของเบต้าโดยทั่วไป อนุภาคหนึ่งที่ปล่อยออกมา – อิเล็กตรอน – ทำให้สมดุลของอนุภาคปฏิสสาร – แอนตินิวตริโน แต่ในการสลายตัวแบบดับเบิ้ลบีตาแบบไม่มีนิวทริโน อิเลคตรอนสองตัวจะถูกปล่อยออกมาโดยไม่มีอนุภาคปฏิสสารที่สอดคล้องกัน ในตอนต้นของเอกภพ กระบวนการอื่นๆ อาจมีพฤติกรรมที่ไม่สมดุลเช่นเดียวกัน
ตามล่านักวิทยาศาสตร์กำลังสร้างการทดลองที่เต็มไปด้วยไอโซโทปที่คัดเลือกมาอย่างดีขององค์ประกอบบางอย่าง และตรวจสอบวัสดุเพื่อหาอิเล็กตรอนของพลังงานเฉพาะ ซึ่งจะปล่อยออกมาในการสลายตัวที่ไม่มีนิวตริโน
หากการทดลองใดๆ สังเกตกระบวนการนี้ “คงเป็นเรื่องใหญ่” นักฟิสิกส์อนุภาค Yury Kolomensky จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ สมาชิกของการทดลองการสลายตัวของนิวทริโนเลสแบบดับเบิ้ลบีตาของ CUORE กล่าว “มันคือการค้นพบระดับรางวัลโนเบล”
น่าเสียดายที่ผลงานล่าสุดไม่สามารถรวบรวมโนเบลได้ ในรายงานฉบับหนึ่งที่ได้รับการยอมรับในPhysical Review Lettersการทดลองของ GERDA ไม่พบร่องรอยของการสลายตัว GERDA ตั้งอยู่ในห้องปฏิบัติการใต้ดิน Gran Sasso ในอิตาลี มองหาการสลายตัวของไอโซโทปเจอร์เมเนียม-76 (ตัวเลขระบุปริมาณโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม) เนื่องจากไม่มีร่องรอยของการสลายตัว หากกระบวนการเกิดขึ้น จะต้องมีน้อยมาก นักวิทยาศาสตร์สรุป และครึ่งชีวิตของมันต้องยาวนาน — มากกว่า 80 ล้านล้านล้านปี เว็บตรง
