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APRIL 15, 2020
Closing in on matter-antimatter asymmetry: T2K results restrict possible values of neutrino CP phase
888888888888888888888888888888888888Fermeture de l'asymétrie matière-antimatière: les résultats T2K restreignent les valeurs possibles de la phase neutrino CP
par l'Université Stony Brook
La flèche indique la valeur la plus compatible avec les données. La région grise est défavorisée à un niveau de confiance de 99,7%. Près de la moitié des valeurs possibles sont exclues. Crédit: La collaboration T2K ( su nom des villes TOKAI/KAMIOKA du trajet du faisceau )
La collaboration T2K a publié de nouveaux résultats montrant la contrainte la plus forte à ce jour sur le paramètre qui régit la rupture de la symétrie entre la matière et l'antimatière dans les oscillations des neutrinos. À l'aide de faisceaux de neutrinos de muons et d'antineutrinos de muons, T2K a étudié la façon dont ces particules et antiparticules se transforment respectivement en neutrinos électroniques et en antineutrinos électroniques. Le paramètre régissant la rupture de la symétrie matière / antimatière dans l'oscillation des neutrinos, appelé phase δcp, peut prendre une valeur de -180º à 180º. Pour la première fois, T2K a défavorisé près de la moitié des valeurs possibles au niveau de confiance de 99,7% (3σ) et commence à révéler une propriété de base des neutrinos qui n'a pas été mesurée jusqu'à présent. Il s'agit d'une étape importante sur la voie de savoir si les neutrinos et les antineutrinos se comportent ou non différemment. Ces résultats, utilisant les données recueillies jusqu'en 2018, ont été publiés dans la revue scientifique multidisciplinaire Nature le 16 avril.
Pour la plupart des phénomènes, les lois de la physique fournissent une description symétrique du comportement de la matière et de l'antimatière. Cependant, cette symétrie n'est pas universelle. L'effet de l'asymétrie entre la matière et l'antimatière est le plus apparent dans l'observation de l'univers, qui est composé de matière avec peu d'antimatière. On considère que des quantités égales de matière et d'antimatière ont été créées au début de l'univers. Ensuite, pour que l'univers évolue vers un état où la matière domine sur l'antimatière, une condition nécessaire est la violation de la symétrie dite de la charge-parité (CP). Jusqu'à présent, la violation de symétrie CP n'a été observée que dans la physique des particules subatomiques appelées quarks, mais l'ampleur de la violation de symétrie CP n'est pas suffisamment grande pour expliquer la dominance observée de la matière sur l'antimatière dans l'univers. T2K recherche actuellement une nouvelle source de violation de symétrie CP dans les oscillations des neutrinos qui se manifesterait par une différence dans la probabilité d'oscillation mesurée pour les neutrinos et les antineutrinos.
L'expérience T2K utilise un faisceau composé principalement de neutrinos de muons ou d'antineutrinos de muons créés à l'aide du faisceau de protons du Complexe de recherche sur les accélérateurs de protons du Japon (J-PARC) situé dans le village de Tokai sur la côte est du Japon. Une petite fraction des neutrinos (ou antineutrinos) sont détectés à 295 km au détecteur Super-Kamiokande, situé sous une montagne à Kamioka, près de la côte ouest du Japon. Au fur et à mesure que les neutrinos et les antineutrinos de muons parcourent la distance de Tokai à Kamioka (d'où le nom T2K), une fraction oscille ou change de saveur en neutrinos électroniques ou en antineutrinos électroniques respectivement. Les neutrinos électroniques et les antineutrinos électroniques sont identifiés dans le détecteur Super-Kamiokande par les anneaux de lumière Cherenkov qu'ils produisent (voir ci-dessous). Bien que Super-Kamiokande ne puisse pas identifier chaque événement comme une interaction typiqueneutrino ou antineutrino, T2K est capable d'étudier séparément les oscillations neutrino et antineutrino en faisant fonctionner le faisceau en mode neutrino ou en mode antineutrino.
T2K a publié un résultat analysant les données avec les protons 1,49x1021 et 1,64x1021 de l'accélérateur pour le mode faisceau neutrino et le mode faisceau antineutrino respectivement. Si le paramètre δcp est égal à 0º ou 180º, les neutrinos et les antineutrinos changeront de type (du muon à l'électron) de la même manière pendant l'oscillation. Le paramètre δcp peut avoir une valeur qui améliore les oscillations des neutrinos ou des antineutrinos, brisant la symétrie CP. Cependant, l'observation des neutrinos est déjà améliorée dans l'expérience T2K par le fait que les détecteurs et les composants de la ligne de faisceau sont faits de matière et non d'antimatière. Pour séparer l'effet de δcp des effets de ligne de faisceau et d'interaction connus, l'analyse T2K comprend des corrections basées sur les données de détecteurs proches magnétisés (ND280) placés à 280 m de la cible. T2K a observé 90 candidats neutrinos électroniques et 15 candidats antineutrinos électroniques. T2K s'attend à observer 82 événements de neutrinos électroniques par rapport à 17 événements d'antineutrinos électroniques pour une amélioration maximale des neutrinos (δcp = -90º) et 56 événements de neutrinos électroniques par rapport à 22 événements d'antineutrino électroniques pour une amélioration maximale des antineutrinos (δcp = + 90º). Le nombre d'événements observé en fonction de l'énergie neutrino reconstruite est indiqué ci-dessous. Les données T2K sont les plus compatibles avec une valeur proche de δcp = -90º qui améliore considérablement la probabilité d'oscillation des neutrinos dans l'expérience T2K. À l'aide de ces données, T2K évalue les intervalles de confiance pour le paramètre δcp. La région défavorisée au niveau de confiance 3σ (99,7%) est de 2º à 165º. Ce résultat représente la contrainte la plus forte sur δcp à ce jour. Les valeurs de 0 ° et 180 ° sont défavorisées à un niveau de confiance de 95%, ce qui était le cas dans la version précédente de T2K en 2017, ce qui indique que la symétrie CP peut être violée dans les oscillations des neutrinos.
Bien que ce résultat montre une forte préférence pour l'amélioration du taux de neutrinos dans T2K, il n'est pas encore clair de decifer si la symétrie CP est violée ou non. Pour améliorer encore la sensibilité expérimentale à un effet potentiel de violation de la symétrie CP, la collaboration T2K améliorera la suite de détecteurs proches pour réduire les incertitudes systématiques et accumuler plus de données, et J-PARC augmentera l'intensité du faisceau en améliorant l'accélérateur et la ligne de faisceau.
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LSU physicists collaborate on T2K CP violation results to explain workings of universe
More information: Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations, DOI: 10.1038/s41586-020-2177-0 , https://nature.com/articles/s41586-020-2177-0
Journal information: Nature
Provided by Stony Brook University
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mes commentaires
Mes lecteurs doivent se demander pourquoi il est necessaire d'esssayer de faire une difference avec des particules jumelles aussi minuscules et sans charge ....Et ne se differenciant que par un micri epsilonn de comportement vis à vis de la désintégration faible béta ....A la difficulté de vraiment caracteriser la présence d un neutrino , je rajoute selon moi les effets de différence d interaction lors du parcous ! La violation de contrainte CP est peut rtre a débusquer dans un tout autre type de manips où les differences s 'afficheraient mieux ....Seulement voilà : on ne construit pas des SPERKAMIOKANDE à chaque coin de rue et les japonais veulent en tier le plus grans profit scientifique possible!
Remarques sur cette phrase :
RépondreSupprimer"On considère que des quantités égales de matière et d'antimatière ont été créées au début de l'univers. Ensuite, pour que l'univers évolue vers un état où la matière domine sur l'antimatière, une condition nécessaire est la violation de la symétrie dite de la charge-parité (CP)."
Non monsieur, la "violation" n'est pas nécessaire ! La matière ne "domine" pas sur l'antimatière, c'est juste que les positrons stables sont toujours confinés avec comme indice indiscutable : la charge du proton (stable) est strictement celle du positron confiné.
Ce qui manque clairement dans la description standard c'est la dualité (en tout genre) mais ici la dualité {stable - instable}. Cette dualité est strictement liée à la dualité de localité. Les créations locales sont toujours instables alors que les créations "non locales" sont toujours stables. De ce fait la création locale d'une paire électron-positron est forcément instable. De cela on tire la dualité {apparent - confiné}.
Tant que le modèle standard ignorera la dualité en général et celles énoncées ici, en particulier, il continuera à ne fabriquer que des énigmes.
Le poids moniste des religions est si fort qu'il empêche à beaucoup, de voir que tout est dual comme par exemple le niveau quantique et le niveau subquantique.