# Физики о загадке антиматерии: «Мы ищем преступление космического масштаба»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=NatV7LonIwk
Канал: World Science Festival
Опубликовано: 30.03.2019

---

## Загадка антиматерии: почему во Вселенной доминирует материя?
[[JUMP:0:55]]

Почему во Вселенной, где, согласно физическим законам, при рождении частиц материи должно возникать равное количество антиматерии, последняя практически исчезла? Этот вопрос является одной из фундаментальных загадок современной физики. В ходе дискуссии, организованной **World Science Festival**, физики **Линдли Уинслоу** (MIT), **Андреа Покар** (Массачусетский университет в Амхерсте) и **Джанет Конрад** (MIT) обсудили роль нейтрино — «призрачных» частиц, которые могут быть ключом к разгадке этого дисбаланса.

### 🧪 Антиматерия: преступление космического масштаба
[[JUMP:1:08]]

Антиматерия была открыта в 1920-х годах, что стало полной неожиданностью для научного сообщества того времени. В **Стандартной модели** физики элементарных частиц для каждой частицы материи существует партнер — античастица с противоположным электрическим зарядом. Согласно уравнению Эйнштейна $E = mc^2$, энергия способна превращаться в материю, но всегда в равных долях: частица и античастица рождаются вместе, чтобы сбалансировать заряд.

По словам Джанет Конрад, самым масштабным «преступлением» в истории Вселенной можно считать исчезновение всей антиматерии. Если энергия превращается в материю и антиматерию в равных пропорциях, то в современной Вселенной, состоящей преимущественно из материи, должно было произойти нечто, нарушающее это равновесие. Ученые полагают, что ответ кроется в свойствах нейтрино — частиц, не имеющих электрического заряда, которые могут вести себя иначе, чем все остальные.

### 🌌 Нейтрино как частицы Майораны
[[JUMP:5:03]]

Ключевая гипотеза ученых связана с концепцией **частиц Майораны** — это частицы, которые являются собственными античастицами. Теория была предложена итальянским физиком **Этторе Майораной**, известным своей гениальностью и таинственным исчезновением в 1938 году. Если нейтрино является частицей Майораны, это позволяет нарушить закон сохранения материи в реакциях: две частицы могут аннигилировать друг с другом, даже если формально они не являются «парой» в привычном смысле.

#### Поиск безнейтринного двойного бета-распада
[[JUMP:9:08]]

Экспериментаторы ищут редчайший процесс — **безнейтринный двойной бета-распад**. В обычном двойном бета-распаде из ядра испускаются два электрона и два антинейтрино. Если же нейтрино — частица Майораны, то антинейтрино могут аннигилировать внутри процесса, и мы увидим только два электрона без нейтрино.

*   **Редкость явления:** Это происходит в среднем один раз в $10^{21}$ лет для типичного ядра.
*   **Текущий рекорд:** Линдли Уинслоу отметила, что на текущий момент зафиксированы лишь пределы вероятности на уровне $10^{26}$ лет — это значит, что если процесс и существует, он случается реже, чем один раз в сто квадриллионов лет.
*   **Масштаб детекторов:** Для фиксации пяти таких событий в год потребуется около одной тонны высокочистого изотопа.

### 🏗️ Охота за «призраками» в глубинах Земли
[[JUMP:18:33]]

Поскольку нейтрино взаимодействуют крайне редко, физики строят гигантские детекторы глубоко под землей или во льдах, используя саму планету как щит от космических лучей. Примеры таких установок включают:

1.  **IceCube (Антарктида):** Детектор объемом в один кубический километр, где в толщу льда вмонтированы тысячи светочувствительных модулей (фототрубок).
2.  **EXO-200 (Нью-Мексико):** Использует жидкий ксенон в криогенной установке, расположенной в соляной шахте.
3.  **CUORE:** Эксперимент с кристаллами диоксида теллура, охлажденными до экстремальных 10 милликельвинов, что холоднее, чем открытый космос.

По словам Андреа Покара, успех эксперимента зависит от чистоты материалов: мельчайшая радиоактивная примесь в обычном винте может создать «ложный сигнал», который перекроет редчайшее событие, которое ученые пытаются поймать.

### 🔮 Будущее физики: прогнозы и ожидания
[[JUMP:53:15]]

Участники дискуссии сошлись во мнении, что открытие безнейтринного двойного бета-распада стало бы последним крупным прорывом Стандартной модели, указав путь к «Великому объединению» теорий.

*   **Прогноз по срокам:** Уинслоу и Покар предположили, что сигнал может быть обнаружен в ближайшие 10 лет.
*   **Сложность природы:** Джанет Конрад высказала гипотезу, что результат окажется сложнее простых теорий и может включать участие «стерильных нейтрино» — дополнительных, еще не открытых типов нейтрино, которые взаимодействуют даже слабее стандартных.