知られている宇宙で最も冷たい立方メートルの、イタリアの山の奥深くにある科学者たちは、ニュートリノと呼ばれる幽霊のような粒子が独自の反物質のパートナーとして作用するという証拠を探しています。これらの研究者が発見したことは、宇宙における物質と反物質の不均衡を説明することができます。
これまでのところ、彼らは手ぶらでやって来ました。
イタリア、グランサッソでのCUORE（希少イベント用極低温地下観測所）実験の最初の2か月の最新の結果は、宇宙線によって生成されるニュートリノが独自の反物質パートナーであることを証明するプロセスのヒントを示していません。これは、プロセスが発生した場合、ほとんど発生しないので、およそ10セプティル（10 ^ 25）年に1回発生することを意味します。
この実験の最終的な目標は、宇宙で最も永続的ななぞなぞの1つを解決することであり、私たちがここにいるべきではないことを示唆しています。謎が存在するのは、小さな特異点が138億年以上膨張して宇宙を形成したと言われている理論的なビッグバンが、50％の物質と50％の反物質を持つ宇宙をもたらしたはずだからです。
物質と反物質が出会うとき、それらは消滅し、互いに存在しなくなります。
しかし、それは私たちが今日見ているものではありません。代わりに、私たちの宇宙はほとんど問題であり、科学者はすべての反物質に何が起こったかを発見するのに苦労しています。
そこでニュートリノが入ります。
ニュートリノとは？
ニュートリノは、実質的に質量のない小さな素粒子です。それぞれが原子よりも小さいですが、自然界で最も豊富な粒子の一部です。幽霊のように、彼らは（ニュートリノでさえ）誰にも気付かれずに人や壁を通り抜けることができます。
ほとんどの素粒子には、反粒子と呼ばれる奇数の反物質の対応物があり、それは通常の物質のパートナーと同じ質量ですが、反対の電荷を持っています。しかし、ニュートリノはそれ自体は少し奇妙で、質量はほとんどなく、電荷はありません。それで、物理学者は彼らが彼ら自身の反粒子であるかもしれないと推測しました。
粒子が独自の反粒子として機能する場合、マヨラナ粒子と呼ばれます。
「私たちが現在持っている理論は、ニュートリノがそのマヨラナ型であるかどうかを単に私たちに教えてくれません。そして、私たちはニュートリノについて何かが欠けていることをすでに知っているので、それは探すことは非常に興味深いことです」理論物理学者サビーネドイツのフランクフルト高等研究所のフェローであるホッセンフェルダーはライブサイエンスに語った。 CUOREの一部ではないHossenfelderは、ニュートリノの奇妙で説明されていない特徴に言及しています。
ニュートリノがマヨラナである場合、それらは物質と反物質の間で移行することができます。ニュートリノの大部分が宇宙の始まりで普通の物質に変化した場合、研究者たちは、これがなぜ今日の物質が反物質を上回り、なぜ私たちが存在するのかを説明できると説明した。
CUORE実験
ニュートリノは他の物質と相互作用することはほとんどなく、検出が非常に難しいため、通常の実験室でニュートリノを研究することは困難です。また、他の放射線源と区別することも困難です。そのため、物理学者は地表から1.6 km（1マイル）ほど地下に潜る必要があり、巨大な鋼球がイタリア国立核物理研究所のグランサッソ国立研究所が運営するニュートリノ検出器を覆っています。
この実験室は、ニュートリノのないダブルベータ崩壊と呼ばれるプロセスの証拠を探しているCUORE実験の本拠地です。ニュートリノが独自の反粒子として機能する別の言い方です。通常のダブルベータ崩壊プロセスでは、原子核は崩壊し、2つの電子と2つの反ニュートリノを放出します。ただし、ニュートリノのないダブルベータ崩壊では、反ニュートリノは放出されません。これは、これらの反ニュートリノが独自の反粒子として機能し、互いに消滅するためです。
このプロセスを「見る」試みで、物理学者はテルルの同位体の放射性崩壊の間に放出される（熱の形で）エネルギーを監視しました。ニュートリノのないダブルベータ崩壊が発生した場合、特定のエネルギーレベルにピークがあります。
この熱エネルギーを正確に検出して測定するために、研究者たちは既知の宇宙で最も冷たい立方メートルを作成しました。彼らはそれを、華氏マイナス459.652度（マイナス273.14度）の10ミリケルビン（mK）で動作する二酸化テルル（TeO2）のほぼ1,000個の結晶を持つ巨大な温度計と比較します。
放射性テルル原子が崩壊すると、これらの検出器はそのエネルギーピークを探します。
「ニュートリノが独自の反粒子であるという観察は重要な発見であり、一般に受け入れられている素粒子物理学の標準モデルを書き直す必要があります。それは、物質が質量を持つための新しい異なるメカニズムがあることを教えてくれるでしょう」と研究者カルステンイエール大学の教授であるHeeger氏は、Live Scienceに語った。
マサチューセッツ工科大学の物理学の助教授であり、CUOREチームの一員であるリンドリー・ウィンスロー氏は、CUOREがニュートリノがそれ自体の反粒子であることを明確に示すことができない場合でも、他の用途があるかもしれないと述べた。
「CUOREを10 mKに冷却する技術は、量子コンピューティング用の超伝導回路を冷却するために使用されるものと同じです。次世代の量子コンピューターは、CUOREスタイルのクライオスタットに住んでいる可能性があります。私たちはアーリーアダプターと呼ぶことができます」とWinslowはLiveに語った理科。
