Μια κρυμμένη οικογένεια «σωματιδίων-φαντασμάτων» μπορεί να είναι υπεύθυνη για όλη τη Σκοτεινή Ύλη στο Σύμπαν, αλλά και για τον λόγο που υπάρχει ύλη γενικότερα, σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη.
Ένα από τα πιο αινιγματικά ερωτήματα της σύγχρονης Κοσμολογίας είναι γιατί το Σύμπαν είναι γεμάτο με ύλη εξ αρχής. Το πρόβλημα είναι ότι σχεδόν όλες οι θεμελιώδεις αντιδράσεις σωματιδίων παράγουν ακριβείς αριθμούς σωματιδίων ύλης και αντιύλης, τα οποία στη συνέχεια συνεχίζουν να αλληλοεξουδετερώνονται σε λάμψεις ενέργειας. Αλλά το Σύμπαν έχει αφθονία ύλης και πολύ λίγη αντιύλη. Γιατί λοιπόν δεν εξαφανίστηκαν τα πάντα στο πρώιμο Σύμπαν;
Το πρόβλημα είναι γνωστό ως βαρυογένεση και η επικρατέστερη υπόθεση είναι ότι κάποια άγνωστη διαδικασία οδήγησε σε μια ανισορροπία ύλης έναντι αντιύλης κατά τις πρώτες στιγμές του Big Bang. Αλλά ποια θα μπορούσε να είναι αυτή η διαδικασία;
Διαβάστε επίσης
Νέα έρευνα δείχνει ότι η απάντηση μπορεί να βρίσκεται σε μικρά σωματίδια-φαντάσματα, γνωστά ως νετρίνα. Η έρευνα δημοσιεύθηκε στις 18 Δεκεμβρίου στον server προδημοσιεύσεων arXiv και δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από ομοτίμους.
Υπάρχουν τρεις κατηγορίες νετρίνων και όλα έχουν παράξενες ιδιότητες. Πρώτον, έχουν μια ελάχιστη μάζα, πολύ μικρότερη ακόμη και από τη μάζα των ηλεκτρονίων. Είναι επίσης όλα «αριστερόστροφα», πράγμα που σημαίνει ότι τα εσωτερικά τους σπιν προσανατολίζονται μόνο προς μία κατεύθυνση καθώς ταξιδεύουν, σε αντίθεση με όλα τα άλλα σωματίδια που μπορούν να προσανατολίζονται και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Αυτό έχει οδηγήσει σε εικασίες ότι μπορεί να υπάρχουν και άλλες ποικιλίες νετρίνων που δεν έχουμε ανιχνεύσει ακόμη, όπως για παράδειγμα τα αντίστοιχα δεξιόστροφα νετρίνα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αριστερόστροφων και δεξιόστροφων ποικιλιών νετρίνων θα μπορούσαν να τα κάνουν να έχουν μάζα
Στην πρόσφατη δημοσίευσή τους, οι ερευνητές πρότειναν ένα μοντέλο στο οποίο υπάρχουν δύο δεξιόστροφα είδη νετρίνων που έχουν πολύ μεγάλες μάζες. Το μοντέλο έδειξε ότι στις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος, τα αριστερόστροφα και τα δεξιόστροφα νετρίνα βρίσκονταν σε τέλεια ισορροπία. Καθώς όμως το Σύμπαν διαστέλλεται και ψύχεται, η ισορροπία αυτή διαταράχθηκε, οδηγώντας σε μια διάσπαση των συμμετριών που προκάλεσε την απόκτηση της μάζας των αριστερόστροφων νετρίνων και την εξαφάνιση των δεξιόστροφων νετρίνων από το οπτικό πεδίο.
Διαβάστε επίσης
Όμως το μοντέλο των ερευνητών διαπίστωσε ότι αυτή η κατακλυσμική μετατόπιση είχε και άλλες συνέπειες. Πρώτον, επειδή τα νετρίνα αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια, η διασπασμένη συμμετρία τους προκάλεσε μια αλυσιδωτή αντίδραση που ανέτρεψε την ευαίσθητη ισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης. Δεύτερον, τα δεξιόστροφα νετρίνα αναμείχθηκαν μεταξύ τους και δημιούργησαν ένα εντελώς νέο σωματίδιο, που ονομάστηκε Majorana. Το Majorana είναι ένα υποθετικό σωματίδιο που αποτελεί ταυτόχρονα και το δικό του αντισωματίδιο (!), και οι υπολογισμοί των ερευνητών έδειξαν ότι αυτό το σωματίδιο θα είχε δημιουργηθεί σε αφθονία στο χάος του πρώιμου Σύμπαντος.
Το Majoran θα επιβίωνε στη συνέχεια ως κατάλοιπο εκείνων των αρχαίων χρόνων, αποτελώντας το μεγαλύτερο μέρος της μάζας κάθε γαλαξία, αλλά παραμένοντας αόρατο και ασύλληπτο. Με άλλα λόγια, θα ήταν ένας υποψήφιος για τη Σκοτεινή Ύλη, τη μυστηριώδη κρυφή ουσία που γεμίζει το Σύμπαν!
Διαβάστε επίσης
Είναι μια τολμηρή πρόταση, αλλά ολοκληρωμένη. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένας ενιαίος μηχανισμός θα μπορούσε να εξηγήσει τις παράξενες ιδιότητες των νετρίνων, τη βαρυογένεση που οδήγησε στην κυριαρχία της ύλης στο Σύμπαν και την εμφάνιση της μυστηριώδους Σκοτεινής Ύλης.
Μέχρι σήμερα, δεν έχουν υπάρξει πειραματικές αποδείξεις για την ύπαρξη οποιουδήποτε δεξιόστροφου νετρίνου, πόσο μάλλον για κάτι ακόμη πιο εξωτικό όπως το Majorana. Όμως οι ερευνητές προβλέπουν ότι αν το Majorana υπάρχει, θα μπορούσε να βρίσκεται εντός του εύρους ανιχνευσιμότητας μιας σειράς πειραμάτων νετρίνων, όπως το Super-Kamiokande και το Borexino – δύο υπόγειοι ανιχνευτές νετρίνων με έδρα την Ιαπωνία και την Ιταλία, αντίστοιχα. Μόνο ο χρόνος θα δείξει αν ένα από αυτά τα πειράματα θα βρει ένα νέο σημάδι που να συμφωνεί με αυτή την υπόθεση – αλλά αν συμβεί αυτό, μπορεί να βρισκόμαστε στο δρόμο για την επίλυση μιας σειράς κοσμολογικών μυστηρίων.
[via]
