Een team van wetenschappers onder leiding van Kanazawa University stelde een nieuw wiskundig raamwerk voor om de eigenschappen van de fundamentele deeltjes die neutrino's worden genoemd, te begrijpen. Dit werk kan kosmologen helpen vooruitgang te boeken met de schijnbare paradox van het bestaan ​​van materie in het heelal.

Het standaardmodel van deeltjesfysica dat de basisbestanddelen van materie en de krachten die ertussen werken schetst, heeft opmerkelijk experimenteel succes gekend, culminerend in de ontdekking van het laatst voorspelde deeltje, het Higgs-deeltje, anno 2012. Maar het standaardmodel lost een aantal van de al lang bestaande problemen in de kosmologie niet op, zoals de identiteit van 'donkere materie' waarvan we weten dat die er moet zijn, maar die we niet kunnen zien, en waarom er zoveel materie in het heelal is in vergelijking met antimaterie. Veel wetenschappers geloven dat de spookachtige deeltjes die neutrino's worden genoemd, een belangrijk onderdeel van het antwoord kunnen zijn.

Neutrino's, die nauwelijks in wisselwerking staan ​​met andere materie, worden gecreëerd door kernreacties zoals die welke onze zon aandrijven, en triljoenen van hen gaan elke seconde door je lichaam. Experimenten hebben aangetoond dat, hoewel niet massaloos, neutrino's zijn veel lichter dan andere deeltjes. Dit heeft ertoe geleid dat natuurkundigen zijn gaan veronderstellen dat neutrino's hun massa uit een ander proces halen dan andere deeltjes, het "wipmechanisme" genoemd.

Nutsvoorzieningen, een onderzoeksteam onder leiding van Kanazawa University heeft een nieuwe theorie ontwikkeld om de ongebruikelijke eigenschappen van neutrino's te verklaren.

"We gebruikten de wipmechanismen met vijf- of zevendimensionale operators om de interactie van een neutrino met twee leptondeeltjes en twee krachtdragende W-bosonen te beschrijven, " legt Mayumi Aoki uit.

Leptonen zijn een klasse van elementaire deeltjes waaronder neutrino's, elektronen, enzovoort. Het oplossen van deze vergelijkingen toonde schendingen van de voorspelling van het standaardmodel dat het aantal leptonen altijd behouden blijft.

"Om verder te gaan dan het standaardmodel, we moeten uitleggen waarom het behoud van leptonen soms wordt geschonden, zij het in zeer geringe mate, "zegt Aoki. "Een kleine onbalans van één deel op een biljoen kan verklaren waarom niet alle materie na de oerknal werd vernietigd door antimaterie."

"Ons werk verklaart de oorsprong van de neutrinomassa en biedt ook voorspellingen die direct kunnen worden getest door de Large Hadron Collider, ", zegt Aoki. De zeer lichte massa's neutrino's kunnen de sleutel zijn tot het oplossen van de grote vragen die de mensheid millennia lang hebben uitgedaagd.