Viser hvordan de mindste partikler i vores univers reddede os fra fuldstændig tilintetgørelse

Nyligt opdagede krusninger af rumtiden kaldet gravitationsbølger kunne indeholde beviser for at bevise teorien om, at livet overlevede Big Bang på grund af en faseovergang, der gjorde det muligt for neutrino-partikler at omlægge stof og anti-stof, forklarer en ny undersøgelse fra et internationalt forskerteam.

Hvordan vi blev reddet fra en fuldstændig tilintetgørelse, er ikke et spørgsmål i science fiction eller en Hollywood -film. Ifølge Big Bang -teorien om moderne kosmologi, stof blev skabt med en lige stor mængde anti-stof. Hvis det var blevet sådan, stof og antimateriale skulle til sidst have mødt og tilintetgjort én til én, fører til en fuldstændig tilintetgørelse.

Men vores eksistens modsiger denne teori. For at overvinde en fuldstændig tilintetgørelse, Universet må have forvandlet en lille mængde antimateriale til stof, hvilket skaber en ubalance mellem dem. Den nødvendige ubalance er kun en del i en milliard. Men det er forblevet et komplet mysterium, hvornår og hvordan ubalancen blev skabt.

"Universet bliver uigennemsigtigt for lys, når vi ser tilbage til omkring en million år efter dets fødsel. Det er det grundlæggende spørgsmål om 'hvorfor er vi her?' svært at svare på, "siger papirforfatter Jeff Dror, postdoktor ved University of California, Berkeley, og fysikforsker ved Lawrence Berkeley National Laboratory.

Da stof og anti-stof har de modsatte elektriske ladninger, de kan ikke vende sig ind i hinanden, medmindre de er elektriske neutrale. Neutrinoer er de eneste elektriske neutrale stofpartikler, vi kender, og de er den stærkeste konkurrent til at udføre dette job. En teori, mange forskere støtter, er, at universet gennemgik en faseovergang, så neutrinoer kunne omstille stof og antimateriale.

"En faseovergang er som kogende vand til damp, eller kølevand til is. Materiets adfærd ændres ved specifikke temperaturer kaldet kritisk temperatur. Når et bestemt metal afkøles til en lav temperatur, det mister elektrisk modstand fuldstændigt ved en faseovergang, at blive en superleder. Det er grundlaget for Magnetic Resonance Imaging (MRI) til kræftdiagnose eller maglev -teknologi, der flyder et tog, så det kan køre i 300 miles i timen uden at forårsage svimmelhed. Ligesom en superleder, faseovergangen i det tidlige univers kan have skabt et meget tyndt rør af magnetfelter kaldet kosmiske strenge, "forklarer papirforfatter Hitoshi Murayama, MacAdams professor i fysik ved University of California, Berkeley, Hovedforsker ved Kavli -instituttet for universets fysik og matematik, University of Tokyo, og senior fakultetsforsker ved Lawrence Berkeley National Laboratory.

Dror og Murayama er en del af et team af forskere fra Japan, USA og Canada, der tror på de kosmiske strenge, forsøger derefter at forenkle sig selv, fører til en lille vingling af rumtiden kaldet gravitationsbølger. Disse kan opdages af fremtidige rumbårne observatorier som LISA, BBO (European Space Agency) eller DECIGO (Japanese Astronautical Exploration Agency) til næsten alle mulige kritiske temperaturer.

"Den nylige opdagelse af gravitationsbølger åbner op for en ny mulighed for at se tilbage tilbage til en tid, da universet er gennemsigtigt for tyngdekraften helt tilbage til begyndelsen. Når universet måske har været en billion til en kvadrillion gange varmere end det hotteste sted i universet i dag, neutrinoer har sandsynligvis opført sig på den måde, vi har brug for for at sikre vores overlevelse. Vi demonstrerede, at de sandsynligvis også efterlod en baggrund af påviselige gravitationskrusninger for at lade os vide, "siger papirforfatter Graham White, en postdoktor ved TRIUMF.

"Kosmiske strenge plejede at være populære som en måde at skabe små variationer i massetætheder, der til sidst blev til stjerner og galakser, men det døde, fordi nylige data udelukkede denne idé. Nu med vores arbejde, ideen kommer tilbage af en anden grund. Dette er spændende! "Siger Takashi Hiramatsu, en postdoktor ved Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo, som kører Japans gravitationsbølgedetektor KAGRA og Hyper-Kamiokande eksperimenter.

"Gravitationsbølge fra kosmiske strenge har et spektrum, der er meget forskelligt fra astrofysiske kilder som fusion af sorte huller. Det er ganske sandsynligt, at vi vil være fuldstændig overbeviste om, at kilden faktisk er kosmiske strenge, "siger Kazunori Kohri, Lektor ved High Energy Accelerator Research Organization Theory Center i Japan.

"Det ville være virkelig spændende at lære, hvorfor vi overhovedet eksisterer, "siger Murayama." Dette er det ultimative spørgsmål inden for videnskab. "

Avisen blev udgivet som et redaktionsforslag i Fysisk gennemgangsbreve online den 28. januar, 2020.