Ett team av forskare ledda av Kanazawa University föreslog ett nytt matematiskt ramverk för att förstå egenskaperna hos de grundläggande partiklarna som kallas neutriner. Detta arbete kan hjälpa kosmologer att göra framsteg när det gäller den uppenbara paradoxen med att det finns materia i universum.

Standardmodellen för partikelfysik som beskriver materiens grundläggande beståndsdelar och krafterna som verkar mellan dem har sett en anmärkningsvärd experimentell framgång, kulminerade i upptäckten av den sista förutsagda partikeln, Higgs boson, år 2012. Däremot Standardmodellen löser inte några av de långvariga problemen inom kosmologi, som identiteten för "mörk materia" som vi vet måste finnas där men vi inte kan se, och varför det finns så mycket materia i universum jämfört med antimateria. Många forskare tror att de spökliknande partiklarna som kallas neutriner kan vara en viktig del av svaret.

Neutrinos, som knappast interagerar med annan materia, skapas av kärnreaktioner som de som driver vår sol, och biljoner av dem passerar genom din kropp varje sekund. Experiment har visat att, även om det inte är masslöst, neutriner är mycket lättare än andra partiklar. Detta har fått fysiker att anta att neutriner får sin massa från en annan process jämfört med andra partiklar, kallad "Gungbrädamekanismen".

Nu, en forskargrupp ledd av Kanazawa University har utvecklat en ny teori för att förklara neutrinos ovanliga egenskaper.

"Vi använde gungbrädans mekanismer med fem- eller sjudimensionella operatorer för att beskriva interaktionen mellan en neutrino med två leptonpartiklar och två kraftbärande W-bosoner, " förklarar Mayumi Aoki.

Leptoner är en klass av elementarpartiklar som inkluderar neutriner, elektroner, och så vidare. Att lösa dessa ekvationer visade brott mot standardmodellens förutsägelse att antalet leptoner alltid är bevarat.

"För att gå bortom standardmodellen, vi måste förklara varför bevarandet av lepton ibland kränks, om än i mycket liten grad, " säger Aoki. "En liten obalans av en del på en biljon kan förklara varför all materia inte förintades av antimateria efter Big Bang."

"Vårt arbete förklarar ursprunget till neutrinomassan och ger också förutsägelser som kan testas direkt av Large Hadron Collider, " säger Aoki. De mycket lätta massorna av neutriner kan ha nyckeln till att lösa de stora frågorna som har utmanat mänskligheten i årtusenden.