Чому існує наш Всесвіт? Науковці готуються дати відповідь

У глибині скелястої породи Південної Дакоти, США, на глибині півтора кілометра під землею, розташований один із найбільш амбітних наукових проєктів нашого часу — Deep Underground Neutrino Experiment, або Dune. Саме тут, у гігантських підземних печерах, вчені шукають відповідь на питання, яке постає перед фундаментальною фізикою: чому взагалі існує матерія, а отже — і ми?

Це змагання не лише з часом, а й із японськими науковцями, які працюють над подібним проєктом — Hyper-Kamiokande, або Hyper-K, що має запрацювати вже за кілька років. Як пише BBC, обидві команди сподіваються, що дослідження нейтрино — майже невловимих субатомних частинок — допоможе пояснити, чому Всесвіт не зник одразу після свого народження.

Антиматерія проти матерії

Згідно з сучасними уявленнями, Великий вибух мав створити рівну кількість матерії та антиматерії. Оскільки ці частинки взаємознищуються, логічно було б очікувати, що Всесвіт мав би завершити своє існування ледь почавшись — залишивши лише енергію. Але ми тут: планети, зірки, галактики — усе з матерії.

Чому так сталося? Ймовірно, причина криється в тому, що нейтрино й антинейтрино поводяться по-різному. І саме це відхилення може пояснити домінування матерії у Всесвіті.

Проєкт Дюна (Dune) — це міжнародна співпраця понад 1400 науковців з 35 країн. Унікальність експерименту полягає в масштабах і технічному рішенні: пучки нейтрино та антинейтрино будуть запущені з Лабораторії Фермі в Іллінойсі на відстань понад 1300 км до детектора в Південній Дакоті.

Як пояснює доктор Джарет Хайз, науковий директор Sanford Underground Research Facility, ці колосальні печери — “храми науки”, які ізолюють експеримент від зовнішніх шумів та радіації.

Мета — вловити й вивчити мікроскопічні зміни, що відбуваються з частинками під час їхньої подорожі. Якщо виявиться, що нейтрино та антинейтрино змінюються по-різному, це може бути ключем до розуміння нашого існування.

У Японії створюється Hyper-Kamiokande — значно більший і чутливіший нащадок відомого детектора Super-Kamiokande. Його внутрішня структура нагадує храм, стіни якого вкриті блискучими золотистими фотодетекторами.

Науковці з Токійського університету планують запустити пучок нейтрино вже за три роки — значно раніше за американських колег. Завдяки більшій чутливості та розмірам, команда сподівається першою зафіксувати критичні дані.

Попри елемент змагання, обидві команди визнають: незалежна верифікація — необхідна умова для наукової достовірності. Зрештою, хто б не виявив перші відмінності в поведінці цих примарних частинок, обидва експерименти доповнюють одне одного, підштовхуючи науку до фундаментального прориву.

Перші результати обіцяють з’явитися лише через кілька років. Але вже зараз очевидно: ми на порозі відповіді на одне з найглибших питань людства — чому ми існуємо.