Tudósok versenyfutása a világegyetem létezésének titkának feltárásáért

A Dél-Dakotai erdők fölött, a ködben rejtőző laboratóriumban tudósok egyike a tudomány legnagyobb kérdéseire keres választ: miért létezik a mi Univerzumnk? Az amerikai kutatók egy külön csapat japán tudóssal versenyeznek a válaszért, akik már évekkel a hátuk mögött járnak. A jelenlegi elmélet, amely a Világegyetem létrejöttét magyarázza, nem tudja megmagyarázni a körülöttünk lévő bolygók, csillagok és galaxisok létezését. Mindkét csapat olyan detektorokat épít, amelyek egy szubatomi részecskét, a neutrínót tanulmányozzák, abban a reményben, hogy választ találhatnak a kérdésekre.

Az Egyesült Államok által vezetett nemzetközi együttműködés célja, hogy a válaszokat mélyen a föld alatt keresse, a megfelelően elnevezett Deep Underground Neutrino Experiment (Dune) keretein belül. A tudósok 1500 méter mélyre utaznak három hatalmas földalatti barlangba. Az építkezés mérete olyan hatalmas, hogy a munkagépek és buldózerek apró műanyag játékoknak tűnnek a környezetükhöz képest. A létesítmény tudományos igazgatója, Dr. Jaret Heise a hatalmas barlangokat „a tudomány katedrálisainak” nevezi. Dr. Heise közel egy évtizede dolgozik a Sanford Underground Research Facility (Surf) barlangjainak építésén. Ezek a barlangok elszigetelik a Dune-t a felső világ zajától és sugárzásától. Most a Dune készen áll a következő szakaszra. „Készen állunk arra, hogy megépítsük azt a detektort, amely megváltoztatja az Univerzummal kapcsolatos megértésünket, olyan eszközökkel, amelyeket több mint 1400 tudós 35 országból együttműködve fognak telepíteni, és akik elkötelezettek abban, hogy választ találjanak arra a kérdésre, miért létezünk” – mondta.

Amikor a Világegyetem létrejött, kétféle részecske keletkezett: az anyag, amelyből a csillagok, bolygók és minden, ami körülöttünk van, készült, valamint az antimateria, amely az anyag pontos ellentéte. Elméletileg a kettőnek ki kellett volna oltania egymást, és csak egy hatalmas energiarobbanás maradt volna. És mégis, itt vagyunk – mint anyag. A tudósok úgy vélik, hogy a válasz arra, miért győzött az anyag – és miért létezünk – a neutrínó, valamint annak antimateriális párja, az antineutrínó tanulmányozásában rejlik. A kutatók mindkét részecske egy-egy sugárnyalábját indítják el az Illinois állambeli földalatti laboratóriumból, hogy elérjék a Dél-Dakotában található detektorokat, amelyek 800 mérföldnyire találhatók. Ennek oka, hogy a neutrínók és antineutrínók utazásuk során apró változásokon mennek keresztül. A tudósok azt szeretnék kideríteni, hogy ezek a változások különböznek-e a neutrínók és antineutrínók esetében. Ha igen, ez vezethet a válaszhoz, miért nem oltják ki egymást az anyag és az antimateria.

A Dune egy nemzetközi együttműködés, amelyben 1400 tudós vesz részt harminc országból. Közéjük tartozik Dr. Kate Shaw a Sussexi Egyetemtől, aki elmondta, hogy a közelgő felfedezések „átfogóan megváltoztatják” a Világegyetemről és az emberi létezésről alkotott képünket. „Nagyon izgalmas, hogy most itt vagyunk a technológiával, a mérnöki tudással és a számítástechnikai készségekkel, hogy valóban meg tudjuk támadni ezeket a nagy kérdéseket” – tette hozzá.

A világ másik felén japán tudósok csillogó arany gömböket használnak, hogy ugyanazokat a válaszokat keressék. A ragyogó Hyper-K, amely a meglévő neutrínó detektoruk, a Super-K nagyobb és jobb változata, a tudomány templomának tűnik, tükrözve a Dél-Dakotában található katedrális képét, amely körülbelül 6000 mérföldnyire található. A japán vezetésű csapat kevesebb mint három éven belül üzembe helyezheti a neutrínó sugarukat, ami több évvel korábbi, mint az amerikai projekt. A Hyper-K, hasonlóan a Dune-hoz, egy nemzetközi kezdeményezés. Dr. Mark Scott, az Imperial College London munkatársa úgy véli, hogy csapata előnyben van a Világegyetem eredetével kapcsolatos egyik legnagyobb felfedezéshez. „Korábban kapcsoljuk be, és nagyobb detektorunk van, így hamarabb érzékelhetjük a különbségeket, mint a Dune” – mondta.

Mindkét kísérlet párhuzamosan futtatva lehetővé teszi a tudósok számára, hogy többet tanuljanak, mint amit egyetlen kísérlet során elérhetnének, de Scott megjegyzi: „Szeretnék előbb odaérni!” Ugyanakkor Dr. Linda Cremonesi, a Queen Mary Egyetem kutatója, aki a Dune projektben dolgozik, úgy véli, hogy az első helyezettnek megszerezni a teljes képet nem biztos, hogy sikerül. „Van egy versenyszellem, de a Hyper-K még nem rendelkezik minden szükséges összetevővel ahhoz, hogy megértse, a neutrínók és antineutrínók eltérően viselkednek-e” – mondta.

Bár a verseny már elkezdődött, az első eredményekre csak néhány év múlva számíthatunk. A kérdés, hogy mi történt az idő kezdetén, hogy létrejöjjünk, egyelőre rejtély marad.

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