Tudósok versenyben a Világegyetem létezésének titkának felfedezéséért

A Dél-Dakotában, a fák fölött lebegő ködben megbúvó laboratóriumban tudósok egy izgalmas kérdésre keresik a választ: miért létezik az Univerzum? A válaszért folytatott versenyben egy japán tudósokból álló csapat is részt vesz, akik már évek óta előrébb járnak az amerikai kutatócsoportnál. Jelenlegi elméleteink, amelyek a Világmindenség keletkezését magyarázzák, nem tudják megindokolni a körülöttünk lévő bolygók, csillagok és galaxisok létezését. Mindkét csapat egy szubatomi részecskét, a neutrínót tanulmányozza, abban a reményben, hogy válaszokat találhatnak a nagy kérdésekre. Az Egyesült Államok által vezetett nemzetközi együttműködés célja, hogy a válaszokat mélyen a föld alatt, a Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) nevű kísérlet keretein belül találja meg.

A tudósok 1,500 méterre a felszín alá, három hatalmas földalatti barlangba fognak utazni. A projekt mérete olyan hatalmas, hogy a kivitelező csapatok buldózerei, amelyek a munkát végzik, apró műanyag játékoknak tűnnek a környezetükhöz képest. Dr. Jaret Heise, a létesítmény tudományos igazgatója, aki közel tíz éve vesz részt a barlangok építésében a Sanford Underground Research Facility keretein belül, a hatalmas barlangokat „tudomány katedrálisaként” jellemzi. A DUNE projekt célja, hogy megóvja magát a föld feletti zajoktól és sugárzástól. Most, hogy a DUNE készen áll a következő szakaszra, Dr. Heise elmondja, hogy „készen állunk arra, hogy megépítsük azt a detektort, amely megváltoztatja a Világmindenségről alkotott elképzelésünket, több mint 1,400 tudós együttműködésével, 35 országból, akik mindannyian készen állnak arra, hogy válaszokat találjanak arra a kérdésre, miért létezünk.”

Az Univerzum keletkezésekor kétféle részecske jött létre: az anyag, amelyből a csillagok, bolygók és minden más körülöttünk lévő dolog áll, valamint az antimatter, amely az anyag pontos ellentéte. Elméletileg a kétféle részecskének ki kellett volna oltania egymást, így csupán egy hatalmas energiarobbanás maradt volna. Ennek ellenére itt vagyunk – mint az anyag. A tudósok úgy vélik, hogy a válasz arra, miért győzött az anyag, és miért létezünk, a neutrínó és annak antimatter ellentéte, az anti-neutrínó tanulmányozásában rejlik. A tudósok mindkét részecske egyenáramát fogják lőni Illinois mélyén, hogy a 800 mérföldre lévő Dél-Dakotába érkezzenek. Azért van szükség erre, mert a neutrínók és anti-neutrínók utazásuk során apró változásokon mennek keresztül. A kutatók azt szeretnék kideríteni, hogy ezek a változások eltérőek-e a neutrínók és anti-neutrínók esetében. Ha igen, akkor ez a felfedezés kulcs lehet ahhoz, hogy megértsük, miért nem törlik ki egymást az anyag és az antimatter.

A DUNE projekt egy nemzetközi együttműködés, amelyben 1,400 tudós vesz részt harminc ország képviseletében. Közöttük van Dr. Kate Shaw a Sussexi Egyetemről, aki úgy véli, hogy a tervezett felfedezések „átformáló hatásúak” lesznek az Univerzummal és az emberiség önértékelésével kapcsolatban. „Igazán izgalmas, hogy itt vagyunk most a technológiával, az építészettel és a számítógépes szoftveres ismeretekkel ahhoz, hogy valóban meg tudjuk támadni ezeket a nagy kérdéseket” – mondta Dr. Shaw.

Eközben a világ másik felén japán tudósok aranyszínű gömböket használnak ugyanennek a kérdésnek a megválaszolására. A Hyper-K néven ismert kísérlet, amely a már meglévő Super-K neutrínó detektoruk nagyobb és jobb változata lesz, szintén nemzetközi együttműködés keretein belül zajlik. Dr. Mark Scott, a londoni Imperial College munkatársa hiszi, hogy csapata a legjobb helyzetben van ahhoz, hogy a Világmindenség eredetéről szóló egyik legnagyobb felfedezést tegyen. „Korábban kapcsoljuk be a berendezést, és nagyobb detektorunk van, így hamarabb kapunk érzékenyebb adatokat, mint a DUNE” – mondta Scott. A két kísérlet együttes működése lehetővé teszi, hogy a tudósok többet tanuljanak, mintha csak az egyiket végeznék, de Scott hozzátette: „Szeretnék előbb odaérni!”

Dr. Linda Cremonesi, a londoni Queen Mary Egyetem munkatársa, aki a DUNE projekten dolgozik, azonban figyelmeztetett arra, hogy az elsőbbség nem feltétlenül biztosítja a japán csapat számára a teljes képet arról, mi is történik valójában. „Van egy versenyhelyzet, de a Hyper-K még nem rendelkezik minden olyan tényezővel, amire szüksége van ahhoz, hogy megértse, a neutrínók és az anti-neutrínók hogyan viselkednek különböző módon.” A verseny tehát zajlik, de az első eredmények várhatóan csak néhány év múlva érkeznek. Az, hogy mi történt az idő kezdetén, hogy létezésünket előidézze, továbbra is rejtély marad – egyelőre.

Forrás: https://www.bbc.com/news/articles/cjwvgevjjl6o