O „particulă misterioasă” ar putea dezvălui misterul existenței Universului
O particulă ipotetică, adesea ignorată de fizicieni, ar putea oferi răspunsuri la una dintre cele mai mari enigme ale științei: de ce există materie în Univers. Conform unui nou studiu, această particulă ar fi putut domina Universul imediat după Big Bang, influențând expansiunea cosmică și procesele care au permis materiei să predomine asupra antimateriei. Cercetarea a fost publicată în revista Physical Review Letters pe 8 septembrie.
Particula în cauză, un neutrino ipotetic „de dreapta”, ar fi putut deține, pentru scurt timp, mai multă energie decât toate celelalte componente ale Universului timpuriu la un loc. Aceasta ar fi accelerat expansiunea cosmică și ar fi întârziat interacțiunile esențiale dintre particule. Neutrinii sunt particule care interacționează extrem de rar cu materia, un neutrino obișnuit provenit de la Soare putând traversa un strat de plumb gros de un an-lumină, aproximativ 9.500 de miliarde de kilometri, înainte de a interacționa cu un singur atom.
Există trei tipuri de neutrini, iar aceștia pot trece de la un tip la altul în timpul deplasării printr-un efect cuantic subtil, posibil doar dacă au masă. Totuși, Modelul Standard al fizicii particulelor, în forma sa inițială, prevede că neutrinii ar trebui să fie lipsiți de masă. O explicație propusă pentru această discrepanță implică neutrinii „de dreapta”, care nu sunt supuși interacțiunii nucleare slabe, spre deosebire de omologii lor de stânga, care fac parte din Modelul Standard.
Neutrinii de dreapta sunt particule ipotetice care nu au sarcină electrică și sunt mult mai grei. Aceste particule ar putea explica originile maselor neutrino, asimetria dintre materie și antimaterie din Univers și natura materiei întunecate. Potrivit modelelor cosmologice, în Universul timpuriu ar fi putut exista cantități aproape egale de materie și antimaterie, care s-ar fi anihilat reciproc. Fără un mic dezechilibru în favoarea materiei, Universul așa cum îl cunoaștem nu s-ar fi putut forma.
Neutrinii de dreapta au un rol esențial în modelele care explică dezechilibrul observat între materie și antimaterie, apărut în urma unor procese care au implicat acești neutrini în Universul timpuriu. Studiul arată că, în principalul scenariu examinat, neutrino-ul de dreapta ar avea o masă de aproximativ 100.000 de miliarde de ori mai mare decât cea a unui proton.
Pe măsură ce Universul se răcea, neutrino-ul ar fi încetinit, iar cea mai mare parte a energiei sale ar fi rămas sub forma energiei asociate masei. Ponderea particulei în energia totală a Universului ar fi crescut, până când ar fi devenit dominantă. Aceasta ar fi influențat semnificativ dinamica expansiunii Universului timpuriu, determinând o perioadă timpurie de dominație a materiei.
Neutrino-ul greu are o masă mult prea mare pentru a putea fi creat într-un accelerator de particule, astfel că ipoteza poate fi testată doar indirect. Undele gravitaționale, ondulații ale spațiu-timpului, oferă o astfel de posibilitate. O epocă dominată de neutrino-ul greu ar lăsa o modificare caracteristică în spectrul fondului de unde gravitaționale provenite din Universul timpuriu. Testele ar putea fi realizate pe măsură ce viitoare observatoare, precum Laser Interferometer Space Antenna (LISA) și Square Kilometre Array Observatory (SKAO), devin operaționale și încep să colecteze date.
