Нейтроны ищут нарушение симметрии времени экспресс

Оригинал: "Development and Application of an eV Neutron Polarization for Parity Violation Studies at CSNS Back-n Beamline"
arXiv:2602.17742 · 2026-02-19 · CC BY 4.0 · 1 мин
Пучок нейтронов с известным направлением спина помогает проверить, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии.

В глубине ускорителя нейтроны разгоняются и летят к мишени, как стайка крошечных волчков. У каждого волчка есть ось вращения — спин. Если все волчки закручены в одну сторону, пучок называют поляризованным. Именно такой пучок нужен, чтобы поймать неуловимое нарушение симметрии: почему в нашем мире почти не осталось антиматерии, хотя при Большом взрыве её должно было родиться поровну с материей.

Нейтрон — это частица без электрического заряда, которая вместе с протонами составляет ядро атома.

Чтобы получить поляризованные нейтроны, физики используют газ гелий-3. Атомы этого газа, как губка, впитывают нейтроны с одним направлением спина и пропускают с другим. Так рождается пучок, в котором спины выстроены, словно стрелки компасов в магнитном поле. Этот пучок направили на ядро лантана-139. Когда нейтрон попадает в резонанс с ядром, вероятность поглощения зависит от взаимной ориентации спинов. Измерив разницу в счёте нейтронов при двух противоположных настройках, учёные получили асимметрию около 7.8%.

Асимметрия — это относительная разница между двумя величинами. Здесь она показывает, насколько чаще ядро лантана захватывает нейтроны с одним направлением спина по сравнению с другим.

Этот результат совпал с прежними измерениями, а значит, новый источник поляризованных нейтронов работает правильно. Теперь на нём можно ставить более тонкие опыты: искать нарушение симметрии относительно обращения времени. Если такое нарушение найдётся, оно объяснит, почему материя победила антиматерию, и мы существуем.

Гелий-3, используемый для поляризации нейтронов, на Земле редок: его добывают из природного газа, а также он образуется при распаде трития. В будущем его планируют добывать на Луне, где он накоплен солнечным ветром.

В романе Грега Игана «Заводная ракета» герои путешествуют по вселенной, где материя и антиматерия разделены, и ищут способ восстановить симметрию — примерно о той же загадке думают физики, ставя эксперименты с нейтронами.

Учёные
Emmy NoetherEnrico FermiPaul DiracSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinWolfgang Pauli
Понятия
нарушение чётности ixpe поляриметрия с нейронными сетями