Почему материя победила антиматерию? DUNE поможет разгадать главную тайну Вселенной

Готовясь к эксперименту DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), американские учёные-физики изучают современную ядерную теорию в области физики нейтрино.

В ходе эксперимента DUNE будут исследоваться осцилляции нейтрино, квантовые колебания, возможные только из-за наличия массы у нейтрино, хотя и очень малой. Эксперимент поможет ответить на ключевые вопросы о нейтрино, например, ведут ли себя нейтрино и их античастицы по-разному. Ответы на эти вопросы позволят понять, почему Вселенная состоит из материи, а не антиматерии.

Для таких исследований требуется детальное понимание взаимодействия нейтрино с атомными ядрами. Эксперимент DUNE даст новые данные и поможет учёным продвинуться вперёд по сравнению с текущим пониманием взаимодействия нейтрино-нуклонов, основанного на данных 1970-80-х годов.

Ученые используют метод сеточной квантовой хромодинамики (LQCD) для прогнозирования взаимодействия нейтрино и нуклонов. Работы, опубликованные в Annual Review of Nuclear and Particle Science, предсказывают более сильное взаимодействие нейтрино с нуклонами, чем давали прогнозы, основанные на старых данных.

Недавний проект исследователей из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли показал важность прогнозов "фактора формы нуклонов" в нейтрино-ядерных реакциях. Эти факторы формы необходимы для определения свойств осцилляций нейтрино, которые будут изучены в DUNE.

В эпоху экзафлопсных вычислений ученые уточнят результаты LQCD и рассмотрят более сложные процессы. Такие прогнозы являются важными компонентами для трактовки следующего поколения экспериментов по осцилляции нейтрино, таких как DUNE, и выводов о свойствах нейтрино.