日本中微子实验的最新结果继续揭示了物质和反物质行为不匹配的细节
通过Super Kamiokande装置的中微子在检测器的壁上产生了丰富的颜色分布如果从上方看，则可以将巨大的电梯井眼与地面上的孔混淆。 但是实际上，它导致了一个实验，该实验可以回答为什么物质没有消失的问题，在大爆炸之后不久就变成了辐射云。
我位于日本质子加速器研究中心（
J-PARC ），这是位于东海的一个偏僻且设施齐备的政府机关，在东京以北乘火车一个小时即可到达。 在这里进行的T2K（
Tokai-to-Kamioka ）实验产生了亚原子粒子束，即中微子。 光束穿过295公里的石头到达Super Kamiokande探测器，这是一个埋在地下1公里处的巨大坑，里面装满了50,000吨超纯水。 在旅途中，一些中微子将它们的“排序”从一个改变为另一个。
该实验今天正在进行中，其首个结果已于去年宣布。 T2K的科学家正在研究中微子如何改变物种，试图解释宇宙中反物质的优势。 在我访问期间，物理学家向我解释说，他们正在处理过去一年中获得的新数据，并且结果令人鼓舞。
根据粒子物理学的
标准模型 ，每个粒子都有其镜像伙伴，该镜像伙伴携带相反的电荷-反物质粒子。 当物质和反物质的粒子碰撞时，它们会在辐射爆炸中消失。 但是，科学家认为，在“大爆炸”期间应出现等量的物质和反物质，这意味着一切应很快消失。 但是它并没有消失。 一小部分原始物质幸存下来，形成了我们所知的宇宙。
研究人员不知道为什么会这样。 伦敦帝国理工学院的物理学家摩根·瓦斯科说：“在物质和反物质上一定存在某种不同的粒子反应。” 例如，反物质可能以与物质不同的方式衰减。 如果是这样，这将违反
CP不变性的思想，该思想假定如果我们用反粒子（关于电荷的对称性）替换物质粒子并将它们镜像（奇偶性对称性），则物理定律不应改变。 对称适用于大多数粒子，但不适用于所有粒子。 夸克的亚原子粒子违反了CP对称性，但是偏差如此之小，以至于不足以解释为什么物质在宇宙中胜过反物质。
去年，T2K合作宣布了中微子可能违反CP不变性的第一个证据，这有可能解释为什么宇宙充满了物质。 “如果在中微子场中观察到CP不变性的违反，这可以轻松解释物质与反物质之间的差异，”伦敦玛丽皇后大学粒子物理学专家Adrian Beavan说。
研究人员正在通过研究物质和反物质行为的差异来寻找违反CP不变性的方法。 对于中微子，T2K的科学家研究了中微子和反中微子如何向Super-K传感器
振荡 ，即发生变化。 2016年，在前往Super-K的途中，将32介子中微子换成了电子中子。 当研究人员向那里发送介子抗中微子时，只有四个变成了电子的。
这个结果激起了整个社会的热情-尽管大多数物理学家都没有指出，这么小的样本有10％的可能性是这种差异是随机波动的结果（作为比较，2012年希格斯玻色子被发现时，信号随机性的概率是百万分之一）。
今年，研究人员收集的中微子数据几乎是过去的两倍。 Super-K捕获了89个电子中微子，这个数目远远超过了67个粒子的阈值，而在没有违反CP不变性的情况下，该数量应该会出现。 实验还发现只有七个电子抗中微子，比预期少两个。
到目前为止，研究人员尚未宣布这一发现。 伦敦帝国理工学院的物理学家菲利普·利奇菲尔德说，由于数据量不是很大，“在20个机会中仍然有1个是统计偏差，而不是违反CP不变性。” 为了使结果真正有意义，请添加此内容，该实验必须达到千分之三的机会，研究人员希望在2020年代中期克服这一界限。
夏威夷大学的物理学家汤姆·布劳德说，但是去年所做的数据改进虽然不大，但仍然“朝着非常有趣的方向发展”。 新的物理学的提示尚未消失，正如人们期望的那样，如果结果被注销，以防万一。 还包括在芝加哥郊区费米国家加速器实验室进行的另一项实验NOvA的结果。 去年，他发布了第一个中微子数据集，预计明年夏天将获得抗中微子结果。 印第安纳大学物理学家马克·蒙西耶尔（Mark Monsieur）表示，尽管这些违反CP不变性的最初结果也不具有统计学意义，但如果NOvA和T2K实验的结果一致，那么“所有这些早期提示的一致性”将非常吸引人。
计划中的Super-K检测器更新可能会刺激研究。 明年夏天，十年来第一次将水泵出检测器，然后再注满超纯水。 它将与硫酸
g混合，硫酸a将显着提高设备对电子中微子的敏感性。 “混合g将使检测电子抗中微子的相互作用变得非常容易，” Browder说。 Salt将帮助研究人员将中微子的相互作用与抗中微子的相互作用区分开，这将提高他们搜索违反CP不变性的能力。
东北大学物理学家安德烈·德·古韦亚（Andre de Guvea）表示：“目前，我们愿意争辩说中微子违反了CP不变性，但是如果没有，我们不会感到惊讶。” Vasco更加乐观：“ 2017年T2K的结果尚未阐明我们对CP不变性违规的理解，但它们有望在将来提高其测量的准确性，”他说。 “也许未来并不比我们去年想象的要遥远。”