Δείτε πώς τα μικρότερα σωματίδια στο Σύμπαν κυριολεκτικά μας έσωσαν από πλήρη αφανισμό
Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe
Οι πρόσφατα ανακαλυφθέντες κυματισμοί του χωροχρόνου οι οποίοι ονομάζονται βαρυτικά κύματα θα μπορούσαν να περιέχουν στοιχεία που να αποδεικνύουν τη θεωρία ότι η ζωή επέζησε από τη Μεγάλη Έκρηξη λόγω μιας φάσης μετάβασης που επέτρεψε στα Νετρίνα να ανακατασκευάσουν την ύλη και την αντιύλη, εξηγεί μια νέα μελέτη από μια διεθνή ομάδα ερευνητών.
Ο τρόπος με τον οποίο επιβιώσαμε από μια πλήρη εξόντωση δεν είναι μια ερώτηση επιστημονικής φαντασίας ή μια ταινία του Χόλιγουντ. Σύμφωνα με τη θεωρία της σύγχρονης κοσμολογίας για τη Μεγάλη Έκρηξη, η ύλη δημιουργήθηκε με μια ίση ποσότητα αντιύλης. Εάν η κατάσταση αυτή είχε παραμείνει έτσι, η ύλη και η αντιύλη θα έπρεπε τελικά να αλληλεπιδράσουν εξαφανίζοντας η μία την άλλη, οδηγώντας τα πάντα σε ένα πλήρη αφανισμό.
Αλλά η ύπαρξή μας αντιφάσκει με αυτή τη θεωρία. Για να ξεπεραστεί μια ολοκληρωτική εξόντωση, το Σύμπαν πρέπει να έχει μετατρέψει μια μικρή ποσότητα αντιύλης σε ύλη δημιουργώντας μια ανισορροπία μεταξύ τους. Η απαιτούμενη ανισορροπία που χρειάζεται είναι μόνο ένα μέρος στο δισεκατομμύριο. Παραμείνει όμως ένα μεγάλο μυστήριο το πότε και πώς δημιουργήθηκε η ανισορροπία αυτή.
"Το σύμπαν γίνεται αδιαφανές στο φως όταν γυρίσουμε πίσω στο χρόνο περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια μετά τη γέννησή του. Αυτό δημιουργεί το θεμελιώδες ερώτημα γιατί είμαστε εδώ; κάτι που είναι δύσκολο να απαντηθεί " δηλώνει ο Jeff Dror συν-συγγραφέας του σχετικού paper, μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Berkeley και ερευνητής φυσικής στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence στο Berkeley.
Δεδομένου ότι η ύλη και η αντιύλη έχουν αντίθετα ηλεκτρικά φορτία, δεν μπορούν να μετατραπούν μεταξύ τους, εκτός αν είναι ηλεκτρικά ουδέτερες. Τα νετρίνα είναι τα μόνα ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια που γνωρίζουμε και είναι ο ισχυρότερος υποψήφιος για να γίνει εφικτή μια τέτοια διεργασία. Μια θεωρία που υποστηρίζουν πολλοί ερευνητές είναι ότι το Σύμπαν πέρασε μια φάση μετάβασης έτσι ώστε τα νετρίνα να μπορούν να αναδιαμορφώσουν την ύλη και την αντιύλη.
"Η μετάβαση φάσης είναι σαν να βράζετε νερό ατμοποιόντας το, ή να ψύξετε νερό μετατρεποντάς το σε πάγο. Η συμπεριφορά της ύλης αλλάζει σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες η οποία ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία. Όταν ένα ορισμένο μέταλλο ψύχεται σε χαμηλή θερμοκρασία, χάνει την ηλεκτρική του αντίσταση και μετατρέπεται σε Υπεραγωγό. Είναι το βασικό στοιχείο για την Μαγνητική τομογραφία (Magnetic Resonance Imaging ή MRI) για τη διάγνωση του καρκίνου ή για την τεχνολογία Maglev όπου μια αμαξοστοιχία "επιπλέει" πάνω από τις σιδηροτροχιές τις έτσι ώστε να μπορεί να τρέξει με ταχύτητα 500 χιλιομέτρων την ώρα χωρίς να προκαλέσει ζάλη στους επιβάτες. Όπως και ο υπεραγωγός, η μετάβαση φάσης στο πρώιμο σύμπαν μπορεί να έχει δημιουργήσει ένα πολύ λεπτό σωλήνα μαγνητικών πεδίων τα οποίο ονομάζονται κοσμικές χορδές", εξηγεί ο συγγραφέας του paper Hitoshi Murayama, καθηγητής φυσικής MacAdams στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Berkeley, κύριος ερευνητής στο Ινστιτούτο Kavli για τη Φυσική και τα Μαθηματικά του Σύμπαντος στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, και ανώτερος επιστήμονας του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence στο Berkeley.
Οι καθηγητές Dror και Murayama αποτελούν μέρος μιας ομάδας ερευνητών από την Ιαπωνία, τις ΗΠΑ και τον Καναδά, οι οποίοι πιστεύουν ότι οι κοσμικές χορδές προσπαθούν να...απλοποιήσουν τον εαυτό τους, δημιουργώντας μια μικροσκοπική ταλάντωση του χωροχρόνου η οποία ονομάζεται βαρυτικά κύματα. Αυτά θα μπορούσαν να ανιχνευθούν από μελλοντικά διαστημικά παρατηρητήρια όπως το LISA, το BBO (του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος) ή το DECIGO της JAXA (της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Εξερεύνησης Αέρος κ Διαστήματος ) για σχεδόν όλες τις πιθανές κρίσιμες θερμοκρασίες.
"Η πρόσφατη ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων μας δίνει μια νέα ευκαιρία να κοιτάξουμε πίσω σε μια εποχή, καθώς το Σύμπαν είναι διαφανές στη βαρύτητα μέχρι την αρχή του. Όταν το Σύμπαν ίσως να ήταν τρισεκατομμύρια έως και τετράκις εκατομμύρια φορές πιο καυτό από το το νετρίνο είναι πιθανό να έχει συμπεριφερθεί με τον τρόπο που απαιτείται ώστε να εξασφαλισθεί η επιβίωσή μας. Σας παρουσιάζουμε εδώ επίσης ότι πιθανώς έμεινε πίσω ένα φόντο ανιχνεύσιμων βαρυτικών κυματισμών έτσι ώστε να μας ενημερώσει για την κατάσταση αυτή", δηλώνει ο συν-συγγραφέας του paper Graham White, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στον Καναδικό επιταχυντή σωματιδίων TRIUMF.
"Οι κοσμικές χορδές ήταν ένας τρόπος για να δημιουργηθούν μικρές διακυμάνσεις των μαζικών πυκνοτήτων εκείνων οι οποίες τελικά έγιναν άστρα και γαλαξίες, αλλά που όμως "πέθαναν" επειδή τα πρόσφατα δεδομένα απέκλειαν αυτήν την ιδέα. Τώρα όμως χάρις στη εργασία μας η ιδέα αυτή επανέρχεται για διαφορετικό λόγο. Αυτό είναι κάτι το συναρπαστικό!" δηλώνει ο Takashi Hiramatsu, μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Ινστιτούτου για την έρευνα των κοσμικών ακτίνων του Πανεπιστημίου του Τόκιο, το οποίο διαχειρίζεται τον Ιαπωνικό ανιχνευτή βαρυτικών κυμάτων KAGRA και τα πειράματα του παρατηρητηρίου Νετρίνων Hyper-Kamiokande.
"Τα βαρυτικά κύματα από κοσμικές χορδές έχουν ένα φάσμα πολύ διαφορετικό από αστροφυσικές πηγές όπως η συγχώνευση μελανών οπών. Είναι λοιπόν αρκετά εύλογο να είμαστε απόλυτα πεπεισμένοι ότι η πηγή είναι πράγματι οι κοσμικές χορδές", δηλώνει ο Kazunori Kohri, αναπληρωτής Καθηγητής στο Θεωρητικό Κέντρο του Ερευνητικού Οργανισμού του επιταχυντή Υψηλών Ενεργειών (High Energy Accelerator Research Organization Theory Center) στην Ιαπωνία.
"Θα ήταν πραγματικά συναρπαστικό να μάθουμε γιατί υπάρχουμε", δηλώνει ο Murayama. "Αυτό είναι το απόλυτο ερώτημα στην επιστήμη."
Το paper δημοσιεύθηκε online στις 28 Ιανουαρίου του 2020 ως πρόταση του συντάκτη στον επιστημονικό ιστότοπο Physical Review Letters
Περισσότερες πληροφορίες: Jeff A. Dror et al, Testing the Seesaw Mechanism and Leptogenesis with Gravitational Waves, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.041804
Δημοσιογραφικές πληροφορίες: Physical Review Letters
Πηγή: phys.org