De olika hastigheterna av neutrino- och anti-neutrino-svängningar som registrerats av ett internationellt samarbete mellan forskare i Japan – inklusive från Kavli IPMU – är ett viktigt steg i sökandet efter en ny källa till asymmetri i de lagar som styr materia och antimateria.

Standardmodellen för partikelfysik beskriver materiens grundläggande byggstenar och hur de interagerar. Det gör också en poäng att för varje partikel som skapas, det finns en antipartikel. Dock, Standardmodellen förklarar inte varför vårt universum fortfarande existerar idag, eftersom materia och anti-materiesymmetri innebär att materia-inklusive galaxer, stjärnor, och till och med människor – borde ha förintats av lika mängder antimateria.

Denna kränkning av symmetri, kallas laddningsparitetsöverträdelsen (CP), har observerats experimentellt, men inte tillräckligt för att förklara den stora mängden materia som finns i universum.

Det internationella T2K-samarbetet (Tokai-to-Kamioka) är det första experimentet i världen som kan söka efter CP-kränkningar genom att studera neutrino- och anti-neutrino-oscillationer. Högintensiva strålar av myonneutriner (eller myonantineutrinos) produceras vid J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) på Japans östkust, och sköt mot Super-Kamiokande-detektorn 295 km bort i Gifu Prefecture. På väg, neutrinerna och antneutrinerna ändrar spontant "smak" från muonneutrinoer eller anti-neutriner, till elektronneutriner eller anti-neutriner. En skillnad i oscillationshastigheterna i separata neutrino- och anti-neutrinostrålar skulle vara ett bevis på en obalans mellan partiklar och antipartiklar, och att det finns ny fysik att lära sig bortom standardmodellen.

Den första datauppsättningen av T2K publicerades i april, och detekterade 32 elektronneutrinoer och 4 elektronantneutrinoer.

"Även om datamängderna fortfarande är för små för att göra ett avgörande uttalande, vi har sett en svag preferens för stora CP -kränkningar och vi är glada att fortsätta samla in data och göra en mer känslig sökning efter CP -överträdelse, "sade T2K -samarbetspartner och Kavli IPMU -projektassistent professor Mark Hartz.

Nyligen, T2K-experimentet har samlat in ytterligare en uppsättning data som har fördubblat mängden tillgänglig data i elektronneutrinokonfigurationen, och dess resultat förväntas presenteras senare i år. Hartz har sagt att de förväntar sig att fortsätta att ta data i ytterligare 10 år.

"Om vi ​​har tur och CP -kränkningseffekten är stor, vi kan förvänta oss 3 sigma bevis, eller cirka 99,7 % konfidensnivå, för brott mot CP senast 2026, " han sa.

Detaljer om T2K:s senaste resultat med neutrino- och anti-neutrinodata publicerades i Fysiska granskningsbrev som ett redaktionsförslag den 10 april.