Dlaczego wszechświat istnieje, skoro tuż po Wielkim Wybuchu materia i antymateria powinny się wzajemnie unicestwić? Fizycy z Wielkiej Brytanii oraz Indii znaleźli odpowiedź. Za powstawanie gwiazd, planet i ludzi odpowiada cząstka, którą przez lata uważano za nieistotny element tła. Odkrycie to rzuca nowe światło na jedną z największych zagadek współczesnej kosmologii.
- Nowa hipoteza badaczy tłumaczy, dlaczego po Wielkim Wybuchu materia zdominowała antymaterię.
- Za przewagę materii odpowiada „odsprzężone” ciężkie neutrino.
- Potwierdzenie tej teorii może nastąpić dzięki analizie pierwotnych fal grawitacyjnych.
Księżyc maleje. Naukowcy obliczyli, jak szybko postępuje ten proces
Jedno z najbardziej fundamentalnych pytań, jakie od wieków zadają sobie naukowcy, brzmi: dlaczego cokolwiek istnieje? Standardowe modele fizyki teoretycznej wskazują jednoznacznie, że w momencie narodziń kosmosu powstać powinny dokładnie takie same ilości materii oraz antymaterii. Zgodnie z prawami fizyki, spotkanie obu tych form prowadzi do natychmiastowej anihilacji – zamiany w czystą energię.
Dlaczego w ogóle istniejemy?
Gdyby ten scenariusz ziścił się w 100 proc. tuż po Wielkim Wybuchu, dzisiejszy kosmos byłby ponurą, całkowicie pustą przestrzenią. Nie byłoby w nim gwiazd, planet, galaktyk ani żadnych żywych organizmów. Fakt, że otacza nas materialny świat, stanowi twardy dowód na to, że na samym początku dziejów doszło do zachwiania tej symetrii. Przyczyna owego przełomowego zaburzenia pozostawała jednak jedną z największych zagadek współczesnej kosmologii.
Scenariusz niczym z „Armageddonu”. Naukowcy testują opcję atomową
Klucz do jej rozwiązania znaleźli badacze z Uniwersytetu w Southampton oraz Indyjskiego Instytutu Technologii w Kanpurze, a wyniki ich prac opublikowano w prestiżowym czasopiśmie naukowym Physical Review Letters.
Naukowcy skierowali swoją uwagę na cząstkę zwaną „odsprzężonym” ciężkim neutrino (decoupled heavy neutrino). Krewna dobrze znanych, niezwykle lekkich neutrin przez dziesięciolecia była lekceważona przez badaczy cząstek elementarnych. Uznawano, że jej oddziaływania są zbyt słabe, by mogły mieć jakikolwiek zauważalny wpływ na resztę otoczenia.
Ignorowany element kosmicznej układanki
Jak wyjaśnia dr Rishav Roshan z Uniwersytetu w Southampton, to podejście okazało się błędne. Ze względu na swój specyficzny charakter, „odsprzężone” ciężkie neutrino rozpadało się w niezwykle wolnym tempie. Gdy wszechświat po Wielkim Wybuchu stopniowo się ochładzał, cząstka ta przetrwała na tyle długo, że tymczasowo zdominowała gęstość energii całego kosmosu. Wywołała w ten sposób warunki, dzięki którym to materia zaczęła dominować.
Zmiana ta ukształtowała ostateczną strukturę kosmosu, umożliwiając późniejsze powstawanie pierwszych atomów, gwiazd i galaktyk.
Nowa teoria redefiniuje także nasze dotychczasowe rozumienie skali i tempa gwałtownej ekspansji wszechświata tuż po jego narodzinach. Współautor publikacji, dr Sudipta Show z instytutu w Kanpurze, zaznacza, że tak gwałtowne zmiany w dynamice rozszerzania się kosmosu pozostawiły pewne ślady. Chodzi o wyraźne, możliwe do zarejestrowania sygnatury w tzw. pierwotnych falach grawitacyjnych, czyli zmarszczkach czasoprzestrzeni powstałych w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu.
Analiza tych subtelnych śladów otwiera przed fizykami całkowicie nowe metody badania najwcześniejszych etapów ewolucji wszechświata i daje szansę na zweryfikowanie opisywanej teorii w prowadzonych obecnie obserwacjach astronomicznych.
Może zainteresuje Cię także: