Fyysikot yhdistävät unohdetun neutriinon aineen olemassaoloon

Southamptonin yliopiston ja Intian teknillisen instituutin (IIT) Kanpurin fyysikot sanovat, että raskas neutriino, jota useimmat teoreetikot ovat pitäneet merkityksettömänä, voi auttaa selittämään, miksi maailmankaikkeus koostuu aineesta eikä ole tyhjä. Physical Review Letters -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa he esittävät, että tämä "irrotettu" hiukkanen hajosi tarpeeksi hitaasti hallitakseen hetkellisesti varhaisen maailmankaikkeuden energiatiheyttä, kertoo Southamptonin yliopisto.phys.org

Tutkimus pureutuu pitkäaikaiseen mysteeriin. Alkuräjähdyksen olisi pitänyt tuottaa yhtä paljon ainetta ja antiainetta, jolloin niiden olisi pitänyt tuhota toisensa ja jättää jäljelle vain puhdasta energiaa. Kirjoittajien mukaan unohdettu hiukkanen on voinut muuttaa olosuhteita, joissa epätasapaino syntyi, ja se on saattanut jättää jälkiä primordiaalisiin gravitaatioaaltoihin, joita tulevat ilmaisimet voisivat mitata.phys.org

Hidas hajoaminen muokkasi kosmosta

Neutriinojen massaa koskevassa standardissa "tyypin I seesaw" -teoriassa standardimalliin lisätään kolme raskasta oikeakätistä neutriinoa. Useimmissa tutkimuksissa pidetään vain kaksi ja jätetään raskain pois, olettaen, ettei sillä ole vaikutusta neutriinojen massoihin tai aineen syntyyn. Rishav Roshanin ja Sudipta Shown artikkeli väittää, että tämän kolmannen hiukkasen erittäin heikot kytkennät tekevät siitä pitkäikäisen. Tämä antaisi sille mahdollisuuden ottaa haltuun maailmankaikkeuden energiabudjetti ja käynnistää varhaisen aineen hallitseman kauden.arxiv.org

"Tämä irrotettu raskas neutriino on pitkään sivuutettu merkityksettömänä taustayksityiskohtana hiukkasfysiikassa", Roshan sanoi. "Se kuitenkin hajoaa uskomattoman hitaasti". Hän totesi hiukkasen muuttaneen lämpötilaa, jossa leptonit, kuten elektronit, vuorovaikuttivat antihiukkastensa kanssa Higgsin bosonin kautta. "Tämä lämpötila toimii kuin kytkin, joka muokkaa aineen ja antiaineen epätasapainon syntyä."phys.org

Testattavissa olevat ennusteet

IIT Kanpurin Show kertoi, että varhaisen laajenemisen muutos "jättää selkeitä mutta havaittavia jälkiä", myös primordiaalisiin gravitaatioaaltoihin. Artikkeli ennustaa myös, että kevyimmän tavallisen neutriinon massa on noin 10⁻¹² – 10⁻¹⁴ elektronivolttia. Kirjoittajien mukaan tämä tekee ajatuksesta kumottavan, jos kokeet kuten KATRIN tai Project 8 pystyvät tutkimaan tätä aluetta.arxiv.org+1

Roshanin, Shown ja Southamptonin fyysikko Stephen Kingin 13. lokakuuta julkaisema jatkotutkimus kehittää ajatusta edelleen. Sen mukaan varhainen aineen aikakausi jättäisi myös jäljen kosmisista jousista peräisin olevaan gravitaatioaaltojen taustaan, ja tulevat observatoriot, kuten LISA, SKA, DECIGO ja Einstein-teleskooppi, voisivat havaita sen.arxiv.org

Ehdotus on yhä teoreettinen. Kuten Daily Mail huomautti, tutkijat eivät ole osoittaneet näiden raskaiden neutriinojen olemassaoloa. Roshan sanoi, että teoria "voitaisiin testata kokeellisesti tulevien gravitaatioaaltoilmaisimien ja hiukkasfysiikan kokeiden avulla."dailymail.com