În Univers există doar materie, formată din particule. Antimateria a dispărut cumva, însă la ora actuală nu se știe cum. Neutrinii, cele mai fascinante particule ale Modelului Standard al fizicii particulelor elementare, ar putea explică misterul dispariției antimateriei din Univers; acestea ar fi indicațiile date de către rezultatele obținute de către experimentul T2K efectuat în Japonia, care însă trebuie confirmate. 

Unul dintre cele mai mari mistere ale fizicii moderne este legat de dispariția antimateriei din Univers. Antimateria ar fi formată din antiparticule, care, la rândul lor, au aceeași masă ca a particulelor însă sarcina electrică (și/sau alte numere cuantice) opusă față cea a particulelor. De exemplu antiparticula electronului, antielectronul numit și pozitron, are sarcina electrică pozitivă. Teoria actuală a evoluției Universului ne spune că la început, imediat după Big Bang, în Univers existau un număr egal de particule și antiparticule. Acestea ar fi trebuit să se anihileze, lăsând în urmă doar radiație – un Univers în care materia nu ar exista; nu ar exista galaxii, planete și nici noi nu am fi aici să ne punem întrebări! Faptul că toate acestea există demonstrează că ceva s-a petrecut în primele momente după Big Bang – un proces care a ucis antimateria lăsând în urmă în Univers doar materia. La ora actuală au fost găsite dovezi cum că un asemenea proces este posibil, întrucât anumite particule și antiparticule se comportă în mod diferit. În așa-numita interacție slabă a fost descoperită o asimetrie între comportamentul particulelor și cel al antiparticulelor, numită violarea simetriei CP, care însă nu este suficientă să explice cantitatea actuală de materie din Univers. Cercetătorii sunt pe urmele unor noi particule care ar putea viola această simetrie CP într-o cantitate mult mai mare decât ceea ce a fost descoperit până în prezent.

Cheia misterului ar putea să fie neutrinii – cele mai misterioase particule dintre cele cunoscute. Neutrinii, de trei tipuri, cei electronici, muonici și tauonici, nu au sarcină electrică și interacționează extrem de slab cu restul materiei – ceea ce face că experimentele asupra neutrinilor să fie foarte dificil de efectuat. Neutrinii au masă, însă aceasta este atât de mică încât la ora actuală au fost fixate doar limite superioare asupra valorii acesteia, nimeni nefiind în stare să măsoare această masă, în ciuda multor eforturi și a nenumăratelor experimente dedicate acestui studiu. Se știe că neutrinii au masă întrucât aceștia oscilează: adică neutrinii de un anumit tip, în drumul lor prin Univers, se transformă dintr-un tip în alt tip, fenomen cuantic specific doar particulelor care au masă. Tocmai bazându-se pe acest fenomen, oscilația neutrinilor, cercetătorii din cadrul experimentului T2K din Japonia au obiectivul de a măsura eventuale diferențe în modul în care oscilează neutrinii și antineutrinii (antiparticulele neutrinilor). În cadrul acestui experiment sunt generați neutrini muonici și antineutrini muonici; după ce aceștia călătoresc prin pământ pe o distanță de circa 300 km, sunt măsurați atât neutrinii electronici cât și antineutrinii electronici  produși în urma oscilației neutrinilor (antineutrinilor) inițiali. 

Recent, după analiza datelor provenind din mulți  ani de măsurători, cercetătorii de la T2K au publicat un articol în arXiv, care a fost trimis spre publicare unei reviste peer-reviewed, în care arată cum că există tendința că neutrinii să oscileze mai mult decât ar fi fost de așteptat în timp ce antineutrinii oscilează mai puțin – ceea ce ar fi posibil dacă neutrinii violează simetria CP.

Semnificația statistică a datelor obținute nu este încă suficientă pentru a trage o concluzie clară, însă indicațiile obținute de la T2K arată cum că într-adevăr neutrinii ar putea fi o soluție a misterului dispariției antimateriei din Univers. 

Noi înșine în cazul acesta am datora existența noastră în parte comportamentului neutrinilor, care ar fi contribuit la supraviețuirea unei cantități mai mari de materie după primele clipe ale existenței Universului în care mare parte din materie a fost anihilată de antimaterie.

[Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional “Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe]