O familie ascunsă de „particule fantomă” poate fi responsabilă pentru întreaga materie întunecată din univers – și motivul pentru care există orice materie, sugerează un studiu recent preprint.
Una dintre cele mai derutante întrebări din modern cosmologie Acesta este motivul pentru care universul este plin de materie în primul rând. Problema este că aproape toate reacțiile fundamentale ale particulelor produc un număr exact de particule de materie și antimaterie, care apoi se anihilează reciproc în fulgerări de energie. Dar universul are o abundență de materie și foarte puțină antimaterie. Deci, de ce nu a dispărut totul în universul timpuriu?
Problema este cunoscută sub numele de bariogeneză, iar ipoteza principală este că un proces necunoscut a dus la un dezechilibru al materiei față de antimaterie în primele momente ale Big bang. Dar care ar fi putut fi acel proces?
Noi cercetări sugerează că răspunsul ar putea sta în mici particule fantomatice cunoscute sub numele de neutrini. Cercetarea a fost publicată pe 18 decembrie pe server de preprint arXiv și nu a fost încă evaluat de colegi.
Înrudit: 32 de experimente de fizică care au schimbat lumea
Există trei soiuri de neutrini și toți au proprietăți bizare. Pentru unul, au doar un pic de masămult mai mic decât masa electronilor. De asemenea, sunt toți „stângaci”, ceea ce înseamnă că spinurile lor interne se orientează într-o singură direcție în timp ce călătoresc, spre deosebire de toate celelalte particule care se pot orienta în ambele direcții.
Acest lucru a condus la speculații că ar putea exista mai multe varietăți de neutrini pe care nu le-am detectat încă – omologii dreptaci ai neutrinii cunoscuți. Acest lucru se datorează faptului că interacțiunile dintre soiurile de neutrini pentru stânga și dreapta le-ar putea determina să aibă masă.
Un univers spulberat
În lucrarea lor recentă, cercetătorii au propus un model în care există două specii de neutrini dreptaci care au mase foarte mari. Modelul a arătat că, în primele momente ale universului, neutrinii din stânga și din dreapta erau în echilibru perfect. Dar ca cosmosul s-a extins și răcit, acel echilibru s-a rupt, ducând la o ruptură a simetriilor care a făcut ca neutrinii stângaci să-și dobândească masa și neutrinii dreptaci să dispară din vedere.
Dar modelul cercetătorilor a descoperit că această schimbare cataclismică a avut și alte consecințe. În primul rând, deoarece neutrinii interacționează cu alte particule, simetria lor întreruptă a declanșat o reacție în lanț care a aruncat echilibrul delicat dintre materie și antimaterie. În al doilea rând, neutrinii dreptaci s-au amestecat pentru a crea o particulă cu totul nouă, numită Majoran. Majoranul este o particulă ipotetică care este propria sa antiparticulă, iar calculele cercetătorilor au arătat că această particulă ar fi fost făcută din abundență în haosul universului timpuriu.
Majoranul ar supraviețui apoi ca o relicvă a acelor timpuri străvechi, alcătuind cea mai mare parte a masei fiecărei galaxii, dar rămânând invizibil și evaziv. Cu alte cuvinte, ar fi un candidat pentru materie întunecatămisterioasa substanta ascunsa care umple cosmosul.
Este o propunere îndrăzneață, dar cuprinzătoare. Potrivit cercetătorilor, un singur mecanism ar putea explica proprietățile ciudate ale neutrinilor, bariogeneza care a dus la dominația materiei în univers și apariția materiei întunecate misterioase.
Până în prezent, nu au existat dovezi experimentale pentru existența oricăror neutrini dreptaci, cu atât mai puțin ceva și mai exotic precum Majoranul. Dar cercetătorii prevăd că, dacă Majoranul există, ar putea fi în intervalul de detectabilitate al unui număr de experimente cu neutrini, cum ar fi Super-Kamiokande și Borexino – doi detectoare de neutrini subterane cu sediul în Japonia și, respectiv, Italia. Numai timpul ne va spune dacă unul dintre aceste experimente va găsi un nou semnal care să se alinieze cu această ipoteză – dar dacă se întâmplă acest lucru, este posibil să fim pe calea rezolvării unui număr de mistere cosmologice.
Comentarii recente