Je to jeden z najstarších problémov vo vesmíre: keďže hmota a antihmota sa pri kontakte navzájom anihilujú a obe formy hmoty existovali v momente Veľkého tresku, prečo existuje vesmír, ktorý pozostáva predovšetkým z hmoty a nie z ničoho? Kam sa podela všetka antihmota?

„Skutočnosť, že nášmu súčasnému vesmíru dominuje hmota, zostáva jednou z najdlhších záhad modernej fyziky,“ povedal Yano Koi, profesor fyziky a astronómie z Riverside, Kalifornská univerzita. v súčasnej situácii Zdieľal som to tento týždeň. „Na dosiahnutie dnešnej dominancie hmoty je potrebná jemná nerovnováha alebo asymetria medzi hmotou a antihmotou v ranom vesmíre, ale nemožno ju dosiahnuť v známom rámci základnej fyziky.“

Existujú teórie, ktoré môžu odpovedať na túto otázku, ale je veľmi ťažké ich otestovať pomocou laboratórnych experimentov. Práve teraz nový papier Publikované vo štvrtok v časopise správy o fyzickej kontroleDoktorka Cui a jej spoluautor Zhong-Zhi Xianyu, odborný asistent fyziky na univerzite Tsinghua v Číne, vysvetľujú, že možno prišli s prácou na využití dosvitu samotného Veľkého tresku na uskutočnenie experimentu.

Teória, ktorú chceli Dr. Tsui a Chung-Chi preskúmať, je známa ako tvorba leptogénu, proces zahŕňajúci rozpad častíc, ktorý by mohol viesť k asymetrii medzi hmotou a antihmotou v ranom vesmíre. Inými slovami, asymetria v určitých typoch elementárnych častíc v raných okamihoch vesmíru mohla časom a prostredníctvom interakcií viacerých častíc narásť do asymetrie medzi hmotou a antihmotou, ktorá umožnila vesmír, ako ho poznáme – a život.

„Tvorba leptogénu je jedným z najpresvedčivejších mechanizmov, ktoré vytvárajú asymetriu hmoty a antihmoty,“ uviedol Dr. Cui vo vyhlásení. „Zahŕňa novú základnú časticu, pravotočivé neutríno.“

Doktor Coy dodal, že generovanie pravostranného neutrína si vyžaduje oveľa viac energie, ako sa dá generovať pri zrážkach častíc na Zemi.

„Testovanie tvorby leptogénu je takmer nemožné, pretože hmotnosť pravotočivého neutrína je zvyčajne vo veľkých množstvách, ktoré presahujú kapacitu najväčšieho urýchľovača, aký bol kedy vyrobený, Veľkého hadrónového urýchľovača,“ povedala.

Názor doktorky Koi a jej spoluautorov bol taký, že vedci možno nebudú musieť postaviť výkonnejší urýchľovač častíc, pretože podmienky, ktoré by chceli v takomto experimente vytvoriť, už v niektorých častiach raného vesmíru existovali. Inflačné obdobie, éra rovnakej exponenciálnej expanzie času a priestoru, ktorá trvala milisekúndy po Veľkom tresku, ….

„Kozmická inflácia poskytla veľmi energetické prostredie, ktoré okrem ich interakcií umožňuje aj produkciu nových ťažkých častíc,“ povedal Dr. Coy. „Inflačný vesmír sa správal rovnako ako kozmický urýchľovač, až na to, že energia bola až 10 miliárd krát väčšia ako u akéhokoľvek človekom vytvoreného urýchľovača.“

Okrem toho, výsledky týchto prirodzených experimentov s kozmickým urýchľovačom možno dnes zachovať v rozložení galaxií, ako aj v kozmickom mikrovlnnom pozadí, dosvite Veľkého tresku, z ktorého astrofyzici čerpali veľkú časť svojich súčasných poznatkov o vývoji vesmíru. . .

„Konkrétne ukazujeme, že predpoklady pre generovanie asymetrie, vrátane interakcií a hmotností pravostranného neutrína, ktoré je tu kľúčovým hráčom, môžu zanechať zreteľné stopy v štatistikách priestorového rozloženia galaxií alebo kozmického mikrovlnného pozadia.“ „povedal Dr. Uskutočnenie týchto meraní však ešte zostáva vykonať,“ dodala. „Očakávané astrofyzikálne pozorovania v najbližších rokoch by mohli odhaliť takéto signály a odhaliť kozmický pôvod hmoty.“