Megoldódhat a kozmológia egyik régi rejtélye

Az elmélet szerint a világ keletkezésének kezdetén az univerzum egyenlő arányban állt anyagból és antianyagból. Amikor anyag és antianyag találkozik, megsemmisítik egymást, és a tömegüknek megfelelő energia szabadul fel fény formájában. Az ősrobbanás után az anyag és antianyag annihilációja miatt így a nagy semminek kellett volna következnie, de történt valami, ami felborította a szimmetriát és az anyag felé billentette a mérleget. A kozmológia egyik régi megoldatlan rejtélye, hogy mi történhetett.

A Kaliforniai Egyetem és kínai Csinghua Egyetem kutatói egy olyan elképzeléssel rukkoltak ki, ami egy potenciális megoldás a kérdésre: a kozmikus részecskegyorsítóval. A jelenlegi legnagyobb teljesítményű részecskegyorsítók, mint a Nagy Hadronütköztető, nagyon nehéz elemi részecskéket hoznak létre, de a korai világegyetem még ennél is energikusabb szuper-részecskegyorsító lehetett.

Yanou Cui, a Kailforniai Egyetem csillagász és fizikus professzora rámutatott, hogy az ősrobbanást a kozmikus infláció, vagyis felfúvódás követte, ami a Világegyetem exponenciális terjeszkedésével járt.

A kozmikus infláció egy nagyon energikus környezet volt, ami nagy mennyiségű nehéz részecske termelődésével és interakciójával járt. A felfúvódó Univerzum kozmikus részecskegyorsítóként működött, de tízmilliárdszor akkora energiával, mint bármilyen, ember alkotta gyorsító

– magyarázta Cui, aki szerint az infláció során keletkezett mikroszkopikus struktúrák a Világegyetemmel együtt tágultak és gyakorlatilag ezek voltak a magjai az univerzum anyagának sűrűségében tapasztalható fluktuációnak.

Cui és a Csinghua Egyetem professzora, Csongcsi Hszianju szerint a kozmikus gyorsító koncepció egy olyan megközelítés, amivel például az univerzum struktúráját felmérő SPHEREx kísérlet adatait értelmezni lehet.

Az a tény, hogy a mai világegyetemet az anyag uralja, továbbra is a modern fizika egyik legrégibb és legzavarbaejtőbb rejtélye. Kell lennie egy rejtett egyensúlyhiánynak az anyag és antianyag között, ami miatt felülkerekedik az anyag, de a jelenlegi fizikának nincs erre magyarázata.

– mondta Cui.

A kutatók szerint szerint az egyik lehetséges magyarázat a leptogenezis. A leptogenezis egy ismert elmélet, amely szerint a leptonok (elektronok és neutrínók) keletkezése borította fel az anyag-antianyag egyensúlyt. A jelenleg ismert neutrínók mind balkezesek, ezek antineutrínó párjai jobbkezesek. Nem zárják ki jobbkezes neutrínók és balkezes antineutrínók létezését sem, de ezek elméletben nagyon nagy tömegű részecskék.

A leptogenezis a legizgalmasabb mechanizmus az anyag-antianyag aszimmetria keletkezése szempontjából. Ennek egyik szereplője egy új elemi részecske, a jobbkezes neutrínó. Régóta azt gondoljuk, hogy a leptogenezis elmélete majdnem ellenőrizhetetlen, mert a jobbkezes neutrínó tömege több nagyságrenddel a Nagy Handronütköztetőben elérhető legmagasabb energia felett van.

– ismertette Cui.

A tudósok szerint a probléma megoldása, hogy a leptogenezis elméletét a kozmikus struktúrák térbeli eloszlásának statisztikai vizsgálatával igazolható. 

Demonstráltuk, hogy az aszimmetria létrejöttéhez szükséges jobbkezes neutrínó és interakciói felismerhető ujjlenyomatokat hagytak a galaxisok térbeli eloszlásán és kozmikus mikrohullámú háttérsugárzáson, ami pontosan mérhető. A következő években várható asztrofizikai megfigyelések észlelhetik ezeket a jeleket, amelyekből potenciálisan megfejthető az anyag kozmikus rejtélye.

– fogalmazott.

(Phys.org, Wikipedia)

(Borítókép:  Yanou Cui professzor. Fotó: I. Pittalwala / UC Riverside)