Αν κοιτάξουμε γύρω μας, από τα αστέρια στον ουρανό μέχρι τον ίδιο μας τον εαυτό, όλα όσα βλέπουμε αποτελούνται από ύλη. Κι όμως, σύμφωνα με τους νόμους της σύγχρονης φυσικής, τίποτα από όλα αυτά δεν θα έπρεπε να υπάρχει.
Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), το σύμπαν δημιούργησε ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Το λογικό επακόλουθο θα ήταν αυτά τα δύο να εξαυλωθούν πλήρως μεταξύ τους, αφήνοντας πίσω τους ένα άδειο σύμπαν γεμάτο μόνο με ενέργεια. Το γεγονός ότι είμαστε εδώ αποδεικνύει ότι κάτι έγειρε την πλάστιγγα.
Το παράδοξο της Μεγάλης Έκρηξης και η χαμένη ισορροπία
Μια νέα, ανατρεπτική θεωρία έρχεται τώρα να ρίξει φως σε αυτό το κοσμολογικό μυστήριο, στρέφοντας το βλέμμα σε έναν «αόρατο πρωταγωνιστή» που η επιστήμη αγνοούσε για δεκαετίες: το μακρόβιο βαρύ νετρίνο.
Ένα μακρόβιο βαρύ νετρίνο θα μπορούσε να έχει αναδιαμορφώσει την διαστολή του πρώιμου σύμπαντος και να έχει γείρει την πλάστιγγα υπέρ της ύλης, σύμφωνα με μια θεωρία που προβλέπει ίχνη στα αρχέγονα βαρυτικά κύματα. Αν η ύλη και η αντιύλη είχαν εξαυλωθεί πλήρως η μία την άλλη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), το σύμπαν θα είχε μείνει μόνο με ενέργεια και καθόλου ύλη.
Η εξήγηση του γιατί η ύλη επιβίωσε, όταν οι τρέχουσες θεωρίες υποδηλώνουν ότι οι δύο τους θα έπρεπε να έχουν εκμηδενιστεί αμοιβαία, παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα παζλ της σύγχρονης φυσικής. Φυσικοί από το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον και το Ινδικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Κανπούρ πρότειναν μια εξήγηση που περιλαμβάνει ένα σωματίδιο το οποίο είχε σε μεγάλο βαθμό παραβλεφθεί για δεκαετίες.
Ο «ξεχασμένος» συγγενής που αγνοούσε η επιστήμη
Γνωστό ως «αποσυζευγμένο» (decoupled) βαρύ νετρίνο, πρόκειται για έναν βαρύτερο συγγενή του νετρίνου, ενός από τα ελαφρύτερα σωματίδια στο σύμπαν. Οι περισσότερες θεωρίες που εξηγούν την ανισορροπία ύλης-αντιύλης έχουν αγνοήσει αυτόν τον βαρύ συγγενή, επειδή οι αλληλεπιδράσεις του με άλλα σωματίδια θεωρούνταν πολύ ασθενείς για να έχουν κάποιο αντίκτυπο.
«Το γεγονός ότι βρισκόμαστε εδώ αποδεικνύει ότι συνέβη μια ασυμμετρία μεταξύ ύλης και αντιύλης», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Δρ. Rishav Roshan από το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον. Η νέα έρευνα, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters, συνδέει αυτή την ανισορροπία με τη διαστολή του πρώιμου σύμπαντος.
Ο συγγραφέας της μελέτης Δρ. Sudipta Show από το Ινδικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Κανπούρ δήλωσε ότι τα ευρήματα αλλάζουν την κατανόησή μας για το πόσο γρήγορα διαστάλθηκε ο κόσμος μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η ανατροπή του ενεργειακού ισοζυγίου
Ο Roshan εξήγησε: «Αυτό το αποσυζευγμένο βαρύ νετρίνο είχε απορριφθεί προ πολλού ως μια άσχετη λεπτομέρεια υποβάθρου στη σωματιδιακή φυσική. Ωστόσο, διασπάται απίστευτα αργά. Καθώς ο κόσμος ψυχόταν μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σωματίδιο έζησε αρκετά ώστε να κυριαρχήσει προσωρινά στην πυκνότητα ενέργειας του σύμπαντος και να πυροδοτήσει μια περίοδο όπου κυριαρχούσε η ύλη».
Μια περίοδος κυριαρχίας της ύλης περιγράφει το ενεργειακό ισοζύγιο του σύμπαντος, με την ύλη να συνεισφέρει περισσότερη ενέργεια από ό,τι η ακτινοβολία. Αυτό είναι διαφορετικό από την ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης. Στην εκδοχή που προτείνει η ομάδα, η σύνδεση μεταξύ των δύο εξαρτάται από το πώς αυτή η περίοδος άλλαξε τις συνθήκες για άλλα σωματίδια.
Ο «διακόπτης» της θερμοκρασίας και το μποζόνιο Χιγκς
«Το αποσυζευγμένο νετρίνο μετέβαλε τη θερμοκρασία στο πρώιμο σύμπαν κατά την οποία τα θεμελιώδη σωματίδια —όπως τα ηλεκτρόνια και άλλα λεπτόνια— αλληλεπιδρούσαν με τα αντισωματίδιά τους με τη βοήθεια του μποζονίου Χιγκς του Καθιερωμένου Προτύπου», δήλωσε ο Roshan. «Αυτή η θερμοκρασία λειτουργεί σαν ένας διακόπτης που διαμορφώνει τον τρόπο με τον οποίο δημιουργήθηκε η ανισορροπία ύλης-αντιύλης».
Πιθανά ίχνη στα αρχέγονα βαρυτικά κύματα
Ο Show δήλωσε: «Μας προσφέρει μια νέα εξήγηση για το πώς κέρδισε η ύλη. Η δραματική μεταβολή στην πρώιμη διαστολή του κόσμου αφήνει ξεκάθαρα αλλά ανιχνεύσιμα αποτυπώματα αλλαγών, για παράδειγμα στα αρχέγονα βαρυτικά κύματα. Αυτά τα χαρακτηριστικά ίχνη βαρυτικών κυμάτων μάς ανοίγουν νέους δρόμους για να εξιχνιάσουμε την εξέλιξη του πρώιμου σύμπαντος μετά τη Μεγάλη Έκρηξη».
