Naukowcy uważają, że rozwiązali jeden z najstarszych problemów we wszechświecie

To jeden z najstarszych problemów we wszechświecie: skoro materia i antymateria anihilują się nawzajem w kontakcie, a obie formy materii istniały w momencie Wielkiego Wybuchu, dlaczego istnieje wszechświat, który składa się głównie z materii, a nie z niczego? Gdzie się podziała cała antymateria?

„Fakt, że nasz obecny wszechświat jest zdominowany przez materię, pozostaje jedną z najstarszych zagadek współczesnej fizyki” – powiedział Yano Koi, profesor fizyki i astronomii w Riverside na Uniwersytecie Kalifornijskim. w obecnej sytuacji Udostępniłem to w tym tygodniu. „Subtelna nierównowaga lub asymetria między materią a antymaterią we wczesnym wszechświecie jest wymagana, aby osiągnąć dziś dominację materii, ale nie można tego osiągnąć w znanych ramach fizyki fundamentalnej”.

Istnieją teorie, które mogą odpowiedzieć na to pytanie, ale bardzo trudno jest je przetestować za pomocą eksperymentów laboratoryjnych. W tym momencie nowy papier Opublikowano w czwartek w magazynie fizyczne wiadomości przeglądoweDr Cui i jej współautor, Zhong-Zhi Xianyu, adiunkt fizyki na Uniwersytecie Tsinghua w Chinach, wyjaśniają, że być może wymyślili pracę nad wykorzystaniem poświaty samego Wielkiego Wybuchu do przeprowadzenia eksperymentu.

Teoria, którą dr Tsui i Chung-Chi chcieli zbadać, jest znana jako tworzenie leptogenu, proces obejmujący rozpad cząstek, który może prowadzić do asymetrii między materią a antymaterią we wczesnym wszechświecie. Innymi słowy, asymetria w niektórych typach cząstek elementarnych we wczesnych momentach Wszechświata mogła z czasem wzrosnąć i poprzez więcej interakcji między cząstkami doprowadzić do asymetrii między materią a antymaterią, która umożliwiła powstanie wszechświata, jaki znamy – i życia.

„Tworzenie się leptogenu jest jednym z najbardziej przekonujących mechanizmów, które generują asymetrię materii i antymaterii” – powiedział dr Cui w oświadczeniu. „Zawiera nową podstawową cząstkę, prawoskrętne neutrino”.

Dr Coy dodał, że generowanie prawego neutrina wymaga znacznie więcej energii niż można wygenerować w zderzeniach cząstek na Ziemi.

„Testowanie formowania się leptogenu jest prawie niemożliwe, ponieważ masa prawoskrętnego neutrina jest zwykle w dużych ilościach, które przekraczają pojemność największego zderzacza, jaki kiedykolwiek powstał, Wielkiego Zderzacza Hadronów” – powiedziała.

Zdaniem dr Koi i jej współautorów naukowcy mogą nie potrzebować budować mocniejszego zderzacza cząstek, ponieważ te same warunki, które chcieliby stworzyć w takim eksperymencie, istniały już w niektórych częściach wczesnego wszechświata. Okres inflacyjny, era tej samej wykładniczej ekspansji czasu i przestrzeni, która trwała milisekundy po Wielkim Wybuchu, ….

„Kosmiczna inflacja zapewniła bardzo energetyczne środowisko, umożliwiając produkcję nowych ciężkich cząstek oprócz ich interakcji” – powiedział dr Coy. „Wszechświat inflacyjny zachowywał się jak kosmiczny zderzacz, z tym wyjątkiem, że energia była do 10 miliardów razy większa niż jakikolwiek zderzacz stworzony przez człowieka”.

Co więcej, wyniki tych naturalnych eksperymentów Kosmicznego Zderzacza mogą być zachowane do dziś w rozmieszczeniu galaktyk, jak również w kosmicznym mikrofalowym tle, poświacie Wielkiego Wybuchu, z którego astrofizycy czerpali znaczną część swojej obecnej wiedzy na temat ewolucji Wszechświata. . .

„W szczególności pokazujemy, że warunki wstępne generowania asymetrii, w tym oddziaływania i masy prawego neutrina, które jest tutaj kluczowym graczem, mogą pozostawić wyraźne ślady w statystykach przestrzennego rozmieszczenia galaktyk lub kosmicznego mikrofalowego tła, – powiedziała dr. Dokonanie tych pomiarów pozostaje jednak do zrobienia – dodała. – Spodziewane obserwacje astrofizyczne w nadchodzących latach mogą wykryć takie sygnały i ujawnić kosmiczne pochodzenie materii.