为什么我们的宇宙是由物质制成的？蓝色火花在宇宙的起源上闪耀

新的荧光分子的艺术表示，可以在中微子的难以捉摸的本质上脱光。

由DIPC，IKERBASQUE和UPV / EHU的研究人员领导的科学家跨学科团队证明，可以基于新的荧光分子构建超敏感传感器，以检测核腐烂钥匙以了解中微子吗？是它自己的双人。

本研究的结果在盛名的杂志自然中发表，具有巨大的潜力来确定中微子的性质，从而回答有关宇宙起源的基本问题。

为什么我们的宇宙是由物质制成的？为什么一切都存在如我们所知的？这些问题与粒子物理学中最重要的未解决问题之一相关联。这个问题是中微子的性质，这可能是它自己的atiptarlicle，正如几乎一个世纪以前的不幸意大利天才Ettore Mairana所争论。如果这是这样的，它可以解释物质与反物质之间的神秘宇宙不对称。

事实上，我们知道宇宙几乎完全是出境。然而，大爆炸理论预测早期宇宙含有相同量的物质和反物质颗粒。这种预测与在Cern巨头LHC加速器的质子碰撞中形成的“小型大刘海”一致，其中总是观察到粒子和抗粒子的对称产生。那么，早期宇宙的反物质在哪里去了？可能的机制指向其自身的患者的重型中微子的存在，因此可以腐烂进入物质和反物质。如果发生的第二个现象，称为违反费用和平价（即，如果中微子略微偏离其腐烂，那么在反物质的情况下生产物质），那么它可能会在第二个中注射过量的第一个。在宇宙中的所有问题和反物质被歼灭（除了这种小超额的情况下），结果将是一个宇宙，只有大爆炸的剩菜。我们可以说我们的宇宙是沉船的残余。

可以证明通过观察稀有类型的核过程是其自身的抗中性β衰减（BB0NU）的核过程，其中将核的两种中子（N）转化为质子（P）而两个电子（e）从原子中排出。该方法可以在一些罕见的同位素中发生，例如Xenon-136，其在其核54p和82n中，除了54 e时是中性的。下一个实验（由J.J指示。位于Canfranc（LSC）地下实验室的Gómez-cadenas，Dipc和D. nygren，Uta）使用高压气室寻找这些衰变。

当XE-136原子经过自发BB0NU衰减时，该过程的结果是生产钡-136（Ba2 +）的双电荷离子;有54 e和由56 p和80 n制成的核;和两个电子（xeàba2+ + 2e）。

到目前为止，下一个实验集中在观察到这两个电子，其信号是该过程的非常特征。然而，旨在观察的BB0NU过程非常罕见，预期的信号是每吨气体和暴露年份的一个BB0NU衰减的顺序。由于普遍存在的自然放射性，这种非常弱的信号可以通过背景噪声完全掩盖。然而，如果除了观察两个电子之外，还检测到钡电离原子，可以将背景噪声降低到零，因为自然放射性不会产生该离子。问题在于，在大BB0NU检测器中观察单一的BA2 +离子在技术上是如此挑战，直到最近它被认为是基本上不可行的。然而，最近的一些作品，最近刚刚发表在“自然”期刊上，建议毕竟可能是可行的。

研究人员的工作，构思和领导。Cossío，巴斯克大学教授（UPV / EHU）和Ikerbasque的科学主任和J.J.Donostia国际物理中心（DIPC）的Ikerbasque教授Gómez-Cadenas，包括一个跨学科团队，来自DIPC，UPV / EHU，Ikerbasque，Murcia大学的光学实验室（Loum），材料物理中心（CFM ，CONCLICAT，CONGICT CSIC-UPV / EHU，以及德克萨斯大学阿灵顿（UTA）。Gómez-cadenas指出，“这种跨学科合作的结果结合在其他学科，粒子物理学，有机化学，表面物理和光学中，是DIPC最近显示开发新的研究线的承诺的一个明确的例子。目的不仅可以在其他领域生成知识，与中心的通常的领域不同，而且还要寻找混合地面并创建跨学科项目，在许多情况下，就像这个一样，可以是最真实的“。

该研究基于该思想，由本文之一提出的，该文章的作者是着名的科学家D. Nygren（发明人，其中许多颗粒物理实验所施加的时代投影室技术的其他设备）。2016年，Nygren提出了捕获Ba2 +的可行性，该分子能够与其形成超分子复合物并在发生这种情况时提供透明信号，因此产生合适的分子指示剂。然后，Nygren及其在UTA的小组进入设计“开关”指示器，其中当形成上分子复合物时，分子的信号高度增强。由Cossío和Gómez-cadenas领导的集团遵循了不同的路径，设计了一种荧光双色指示器（FBI），当分子捕获BA2 +时，将大强度增强和戏剧性的颜色移位相结合。FBI的合成是在DIPC研究员I. Rivilla的方向下完成的。如果没有用紫外线照射没有钡的FBI分子，则它在绿光范围内发出荧光，发射窄的发射光谱为约550nm。然而，当该分子捕获Ba2 +时，其发射光谱朝向蓝色（420nm）。两种特征的组合导致信号的壮观增强，从而使其非常适合于未来的BA2 +探测器。

值得注意的是，P. Astal的Green / Blue Spectral检测的LOUM中使用的实验多光子显微镜系统基于以前开发的那些用于在体内对人眼的角膜成像。这是在粒子物理学的基本问题上交织在世界中对世界各种技术的使用的一个例子。“结合基础科学和新的工具实施的努力对于开放新的研究途径是必不可少的，以回答我们科学家每天向自己提出自己的许多问题，”J.M说布宜诺，Loum的光学教授。

正如哥斯蕾州所解释的那样，“该工作的化学部分中最艰巨的任务是设计一个符合下一个实验所施加的严格（几乎不可能）的新分子。该分子不得不非常明亮，具有极高效率的捕获钡（BB0NU是一个非常罕见的事件，并且不可浪费阳离子）并发出特定信号，允许捕获捕获而无需背景噪声。此外，新型FBI传感器的化学合成必须有效，以便在检测器内有足够的超纯样品进行安装。最有价值的部分是检查这一多学科团队的许多努力，实际上我们的特定和超敏感的FBI传感器按计划工作“。

除了FBI的设计和表征外，该纸张提供了干燥介质中超分子复合物形成的第一次演示。该地标结果已经达到了制备在二氧化硅颗粒上压缩的一层FBI指示剂，并在这种层上蒸发的一层高氯酸盐。Z.Freixa，Upv / Ehu的Ikerbasque教授说，带着微笑：“对二氧化硅进行FBI的制备是这种概念证明的快速但不太脏的解决方案。一点家庭炼金术“。真空升华实验是由CFM C. Rogero和她的学生P. Herrero-Gómez的CSIC科学家完成的。Rogero，物理学的专家说：“这是其中一个尤里卡时刻，当我们意识到我们在我的实验室里只是进行实验的工具。我们蒸发了高氯酸盐，几乎在第一次尝试中闪耀着蓝色的FBI“

该研究项目的下一步是建造基于FBI的传感器，用于检测中微子双β衰减或BB0NU，其中Gomez-Cadenas，来自DIPC和D.Nygren和UTA的合作者正在开发概念提议。

这项工作是建立未来“钡标记”的下一个实验的重要进步，通过鉴定反应中产生的两个电子和钡原子来寻找无噪声BB0NU事件。如果中微子是它自己的antiparticle，这个实验将有很大的潜力，可能导致对宇宙起源的原因有关。

参考：“用于低背景中β型中微衰减的荧光性双摩尔传感器”由IvánRivilla，Borja Aparicio，Juan M. Bueno，David Casanova，ClaireTonnelé，Zoraida Freixa，Pablo Herrero，Celia Rogero，JoséI.Miranda，RosaM.Martínz- Ojeda，Francesc Monrabal，Beñatolave，ThomasSchäfer，帕勃斯塔尔，David Nygren，FernandoP.Cossío和JuanJ.Gómez-Cadenas，2020年6月22日
，Nature.Doi：10.1038 / s41586-020-2431-5