Fysikere kobler oversett nøytrino til universets materie

Fysikere ved University of Southampton og Indian Institute of Technology Kanpur mener at et tungt nøytrino, som de fleste teoretikere har ignorert, kan bidra til å forklare hvorfor universet består av materie i stedet for å være tomt. I en studie publisert i Physical Review Letters foreslår de at denne «frakoblede» partikkelen brøt ned sakte nok til å kortvarig dominere energitettheten i det tidlige universet, ifølge University of Southampton.phys.org Arbeidet tar for seg en langvarig gåte. Big Bang burde ha produsert like mengder materie og antimaterie, og disse burde ha utslettet hverandre og etterlatt et univers av ren energi. Forfatterne hevder at den oversette partikkelen kan ha endret forholdene for hvordan ubalansen oppstod, og at den kan ha etterlatt spor i primordiale gravitasjonsbølger som fremtidige detektorer kan måle.phys.org ## En langsom nedbrytning som formet kosmos I standardteorien for nøytrinomasser, kjent som «type-I seesaw», legges tre tunge høyrehendte nøytrinoer til standardmodellen. De fleste studier beholder bare to av dem og utelater den tyngste, under antagelse om at den har liten effekt på nøytrinomasser eller dannelsen av materie. Artikkelen av Rishav Roshan og Sudipta Show argumenterer for at denne tredje partikkelens svært svake koblinger gjør den langlivet. Dette ville tillate den å ta over universets energibudsjett og starte en tidlig periode med materiedominans.arxiv.org «Dette frakoblede tunge nøytrinoet har lenge blitt avfeid som en irrelevant bakgrunnsdetalj i partikkelfysikk,» sa Roshan. «Men den brytes ned utrolig sakte.» Han forklarte at partikkelen endret temperaturen der leptoner, som elektroner, interagerte med sine antipartikler gjennom Higgs-bosonet. «Denne temperaturen fungerer som en bryter som former hvordan ubalansen mellom materie og antimaterie ble bygget opp.»phys.org ## Testbare forutsigelser Show, fra IIT Kanpur, sa at endringen i den tidlige ekspansjonen «etterlater tydelige, men detekterbare avtrykk,» inkludert i primordiale gravitasjonsbølger. Artikkelen forutsier også at det letteste vanlige nøytrinoet har en masse på omtrent 10⁻¹² til 10⁻¹⁴ elektronvolt. Forfatterne sier dette gjør teorien falsifiserbar dersom eksperimenter som KATRIN eller Project 8 kan undersøke dette området.arxiv.org+1 En oppfølgende forhåndspublisering lagt ut 13. oktober av Roshan, Show og fysiker Stephen King ved Southampton videreutvikler ideen. Den finner at den tidlige materieæraen også ville skapt et brudd i bakgrunnen av gravitasjonsbølger fra kosmiske strenger, og at fremtidige observatorier inkludert LISA, SKA, DECIGO og Einstein-teleskopet kan oppdage dette.arxiv.org Forslaget er fortsatt teoretisk. Som Daily Mail bemerket, har ikke forskere bevist at disse tunge nøytrinoene eksisterer. Roshan sa at teorien «kan testes eksperimentelt gjennom kommende gravitasjonsbølgedetektorer og partikkelfysikkeksperimenter.»dailymail.com