Physiker verknüpfen übersehenes Neutrino mit der Existenz von Materie

Physiker der University of Southampton und des Indian Institute of Technology Kanpur sagen, dass ein schweres Neutrino, das von den meisten Theoretikern ignoriert wurde, erklären könnte, warum das Universum aus Materie besteht und nicht leer ist. In einer in Physical Review Letters veröffentlichten Studie schlagen sie vor, dass dieses "entkoppelte" Teilchen langsam genug zerfiel, um die Energiedichte des frühen Universums kurzzeitig zu dominieren, so die University of Southampton.phys.org Die Arbeit befasst sich mit einem langjährigen Rätsel. Der Urknall hätte gleiche Mengen an Materie und Antimaterie erzeugen sollen, und beide hätten sich gegenseitig vernichten müssen, was ein Universum aus reiner Energie hinterlassen hätte. Die Autoren sagen, dass das übersehene Teilchen die Bedingungen verschoben haben könnte, unter denen das Ungleichgewicht entstand, und dass es Spuren in primordialen Gravitationswellen hinterlassen haben könnte, die zukünftige Detektoren messen könnten.phys.org ## Ein langsamer Zerfall, der den Kosmos formte In der Standardtheorie der Neutrinomasse, dem "Typ-I-Seesaw"-Modell, werden dem Standardmodell drei schwere rechtshändige Neutrinos hinzugefügt. Die meisten Studien behalten nur zwei davon bei und lassen das schwerste weg, da sie annehmen, dass es fast keinen Einfluss auf die Neutrinomassen oder die Entstehung von Materie hat. Der Artikel von Rishav Roshan und Sudipta Show argumentiert, dass die sehr schwachen Kopplungen dieses dritten Teilchens es langlebig machen. Das würde es ihm ermöglichen, das Energiebudget des Universums zu übernehmen und eine frühe Phase der Materiedominanz auszulösen.arxiv.org "Dieses entkoppelte schwere Neutrino wurde lange Zeit als irrelevantes Hintergrunddetail in der Teilchenphysik abgetan", sagte Roshan. "Es zerfällt jedoch unglaublich langsam." Er erklärte, dass das Teilchen die Temperatur veränderte, bei der Leptonen, wie Elektronen, durch das Higgs-Boson mit ihren Antiteilchen interagierten. "Diese Temperatur wirkt wie ein Schalter, der bestimmt, wie das Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie aufgebaut wurde."phys.org ## Testbare Vorhersagen Show vom IIT Kanpur sagte, dass die Veränderung in der frühen Expansion "deutliche, aber nachweisbare Abdrücke hinterlässt", unter anderem in primordialen Gravitationswellen. Der Artikel sagt auch voraus, dass das leichteste gewöhnliche Neutrino eine Masse von etwa 10⁻¹² bis 10⁻¹⁴ Elektronenvolt hat. Die Autoren sagen, dass die Idee damit falsifizierbar ist, wenn Experimente wie KATRIN oder Project 8 diesen Bereich untersuchen können.arxiv.org+1 Ein begleitendes Preprint, das am 13. Oktober von Roshan, Show und dem Southampton-Physiker Stephen King veröffentlicht wurde, entwickelt die Idee weiter. Es stellt fest, dass die frühe Materieära auch eine Unterbrechung im Hintergrund der Gravitationswellen von kosmischen Strings verursachen würde und dass zukünftige Observatorien wie LISA, SKA, DECIGO und das Einstein-Teleskop dies nachweisen könnten.arxiv.org Der Vorschlag ist noch theoretisch. Wie die Daily Mail anmerkte, haben Wissenschaftler noch nicht gezeigt, dass diese schweren Neutrinos existieren. Roshan sagte, die Theorie "könnte experimentell durch kommende Gravitationswellendetektoren und Teilchenphysikexperimente getestet werden."dailymail.com