I diversi tassi di oscillazione del neutrino e dell'antineutrino registrati da una collaborazione internazionale di ricercatori in Giappone, tra cui Kavli IPMU, sono un passo importante nella ricerca di una nuova fonte di asimmetria nelle leggi che governano materia e antimateria.

Il Modello Standard della fisica delle particelle descrive i mattoni di base della materia e come interagiscono. Fa anche notare che per ogni particella creata, c'è un'antiparticella. Però, il Modello Standard non spiega perché il nostro Universo esista ancora oggi, poiché la simmetria tra materia e antimateria implica che la materia, comprese le galassie, stelle, e persino gli esseri umani avrebbero dovuto essere annientati dalla stessa quantità di antimateria.

Questa violazione della simmetria, chiamata violazione della parità di addebito (CP), è stato osservato sperimentalmente, ma non abbastanza per spiegare la grande quantità di materia esistente nell'Universo.

La collaborazione internazionale T2K (Tokai-to-Kamioka) è il primo esperimento al mondo in grado di ricercare la violazione di CP studiando le oscillazioni del neutrino e dell'antineutrino. Fasci ad alta intensità di neutrini muonici (o antineutrini muonici) sono prodotti al J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) sulla costa orientale del Giappone, e ha sparato verso il rilevatore Super-Kamiokande a 295 km di distanza nella prefettura di Gifu. Sulla strada, i neutrini e gli antineutrini cambiano spontaneamente 'sapore' da neutrini muonici o antineutrini, a neutrini elettronici o antineutrini. Una differenza nelle velocità di oscillazione in fasci separati di neutrini e antineutrini sarebbe la prova di uno squilibrio tra particelle e antiparticelle, e che c'è nuova fisica da imparare oltre il Modello Standard.

Il primo set di dati di T2K è stato pubblicato ad aprile, e ha rilevato 32 neutrini elettronici e 4 antineutrini elettronici.

"Mentre i set di dati sono ancora troppo piccoli per fare una dichiarazione conclusiva, abbiamo riscontrato una debole preferenza per la violazione di CP di grandi dimensioni e siamo entusiasti di continuare a raccogliere dati e fare una ricerca più sensibile per la violazione di CP, ", ha affermato Mark Hartz, collaboratore di T2K e assistente del progetto Kavli IPMU.

Recentemente, l'esperimento T2K ha terminato di raccogliere un'altra serie di dati che ha raddoppiato la quantità di dati disponibili nella configurazione del neutrino elettronico, e i suoi risultati dovrebbero essere presentati entro la fine dell'anno. Hartz ha affermato di aspettarsi di continuare a raccogliere dati per altri 10 anni.

"Se siamo fortunati e l'effetto di violazione CP è grande, possiamo aspettarci prove 3 sigma, o circa il livello di confidenza del 99,7%, per violazione CP entro il 2026, " Egli ha detto.

I dettagli dei risultati più recenti di T2K che utilizzano dati sui neutrini e sugli antineutrini sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica come suggerimento della redazione il 10 aprile.