Vedci si myslia, že našli riešenie na jeden z najstarších problémov vesmíru

Toto je jeden z najstarších problémov vo vesmíre: keďže hmota a antihmota sa pri vzájomnom kontakte navzájom anihilujú a oba typy hmoty boli prítomné v čase veľkého tresku, vesmír sa skladá hlavne z hmoty. vyrobené z, nie z ničoho? Kam sa podela všetka antihmota?

„Skutočnosť, že nášmu súčasnému vesmíru dominuje hmota, je jednou z najzložitejších a dlhotrvajúcich záhad modernej fyziky,“ povedal Yano Cui, University of California, Riverside profesor fyziky a astronómie. vo vyhlásení zdieľané tento týždeň. „Jemná nerovnováha alebo asymetria medzi hmotou a antihmotou v ranom vesmíre je nevyhnutná na dosiahnutie dominancie hmoty dnes, ale nemôže byť realizovaná v známom rámci základnej fyziky.“

Existujú teórie, ktoré môžu na túto otázku odpovedať, ale je mimoriadne ťažké ich testovať pomocou laboratórnych experimentov. teraz v nový papier Uverejnené vo štvrtok v časopise fyzický recenzný papierDr. Cui a jeho spoluautor Zhong-Zhi Xianyu, odborný asistent fyziky na Tsinghua University v Číne, vysvetľujú, že možno našli riešenie, ako využiť následky Veľkého tresku na riadenie experimentu.

Teória, ktorú chceli Drs Cui a Zhong-Zah preskúmať, je známa ako leptogenéza, proces zahŕňajúci rozpad častíc, ktorý mohol viesť k asymetrii medzi hmotou a antihmotou v ranom vesmíre. Asymetria v niektorých typoch elementárnych častíc v najskorších okamihoch vesmíru, inými slovami, sa mohla časom vyvinúť prostredníctvom ďalších interakcií častíc do asymetrie medzi hmotou a antihmotou, ktorá vytvorila vesmír, ako ho poznáme. sú – a život – možné.

„Leptogenéza je jedným z najpresvedčivejších mechanizmov poháňajúcich asymetriu hmoty a antihmoty,“ uviedol Cui vo vyhlásení. „Obsahuje novú základnú časticu, pravostranné neutríno.“

Ale, povedal Dr. Cui, generovanie pravotočivých neutrín by vyžadovalo oveľa viac energie, než by sa dalo generovať v časticovom urýchľovači na Zemi.

„Testovanie leptogenézy je takmer nemožné, pretože hmotnosť pravotočivých neutrín je zvyčajne niekoľko rádov mimo dosahu najvyššieho energetického urýchľovača, Veľkého hadrónového urýchľovača,“ povedala.

Doktor Cui a jeho spoluautori zistili, že vedci možno nebudú musieť stavať výkonnejšie urýchľovače častíc, pretože podmienky, ktoré chcú v tomto druhu experimentu vytvoriť, už v niektorých častiach raného vesmíru existujú. Obdobie inflácie, éra exponenciálnej expanzie času a priestoru, ktorá trvala len zlomok sekundy po Veľkom tresku, ….

„Kozmická inflácia poskytla vysoko energetické prostredie, ktoré umožnilo produkciu ťažších nových častíc, ako aj ich interakcie,“ povedal Cui. „Inflačný vesmír sa správa ako kozmologický urýchľovač, až na to, že energia bola 10 miliárd krát väčšia ako akýkoľvek človekom vyrobený urýchľovač.“

Okrem toho sa výsledky týchto experimentov s prirodzenými kozmologickými zrážačmi môžu zachovať v dnešnom rozložení galaxií, ako aj kozmické mikrovlnné pozadie, žiara po Veľkom tresku, z ktorej astrofyzici odvodzujú svoje súčasné chápanie vývoja vesmíru. ,

„Konkrétne demonštrujeme, že podmienky potrebné na generovanie asymetrie, vrátane interakcií a hmotnosti pravotočivých neutrín, ktoré sú tu hlavnými hráčmi, sú typickými odtlačkami prstov v údajoch o priestorovom rozložení galaxií alebo kozmickom mikrovlnnom pozadí.“ vynechané a presne zmerané,“ povedal Dr. Cui, aj keď, ako tieto merania vykonať, je podľa neho stále potrebné urobiť. „Astronomické pozorovania plánované v nasledujúcich rokoch by mohli potenciálne odhaliť takéto signály a odhaliť kozmický pôvod hmoty.“