V laboratoriju lahko ustvarimo snov iz energije. Pospeševalniki delcev to počnejo ves čas. Ko to storimo, je polovica ustvarjenega materija, druga polovica pa antisnov. V fiziki obstaja simetrija, ki zahteva, da se materija in antimaterija pojavita v enakih količinah. Toda ko se ozremo po vesolju, je tisto, kar vidimo, materija. Kako je torej veliki pok ustvaril vso snov, ki jo vidimo, ne da bi ustvaril enako količino antimaterije? Odgovor bi lahko bili nevtrini.
Snov in antimaterija sta nekako kot kozmična dvojčka. Za vsako vrsto delcev snovi obstaja ustrezen delec antimaterije. Glavna razlika med obema je njihov električni naboj. Na primer, elektron ima negativen naboj, medtem ko ima antielektron (običajno imenovan pozitron) pozitiven naboj. Protoni imajo pozitiven naboj, antiprotoni pa negativni.
Temeljne simetrije v fiziki. Zasluge: Flip Tanedo
Ena od temeljnih simetrij v fiziki je ohranjanje naboja. Celoten naboj v vesolju je nič in to se ne more spremeniti. Če torej ustvarite nabit delec snovi, morate ustvariti tudi ustrezen delec antimaterije z nasprotnim nabojem. Ta simetrija je tako osrednja za fiziko, da astronomi menijo, da je veliki pok ustvaril snov in antimaterijo v enakih količinah. Kmalu zatem se je moralo zgoditi nekaj, da je vesolje zapustilo več snovi kot antimaterije.
Tu se skriva prava skrivnost. Kakšen mehanizem bi lahko omogočil kozmosu, da prekine simetrijo med snovjo in antimaterijo? Ena ideja se osredotoča na nevtrine.
Nevtrini so osnovni delci, ki nimajo električnega naboja. Vendar imajo lastnost, imenovano šibak izospin, ki je v bistvu 'naboj' šibke sile. To pomeni, da obstajajo nevtrini iz snovi in antimaterije. Toda nevtrini imajo dve lastnosti, ki jih razlikujeta od vseh drugih elementarnih delcev. Prva je njihova masa 'mehka'. Obstajajo tri različne mase, ki jih ima lahko nevtrino, in tipičen nevtrino je v kvantni superpoziciji vseh treh. Zato lahko nevtrini nihajo med različnimi okusi. Drugo je povezano z njihovo kiralnostjo.
Levičarska in desničarska kiralnost. Zasluge: Wikipedia
Vsak elementarni delec ima lastnost, podobno rotaciji, znano kot spin. Ko delec strelja skozi prostor, sta lahko vrtenje in gibanje usmerjena vzdolž njegove smeri gibanja ali nasproti njegovemu gibanju. Prva je znana kot desničarska kiralnost, druga pa levičarka. Tako snov kot delci antimaterije imajo lahko kiralnost, razen nevtrina. Nevtrini so vedno levičarji, anti-nevtrini pa vedno desničarji.
Ne vemo, zakaj je temu tako, toda ena ideja je, da kiralnost vpliva na maso nevtrinov s postopkom, znanim kot mehanizem gugalnice. V tem modelu obstajajo desničarski nevtrini in levičarski anti-nevtrini, vendar so njihove mase tako velike, da jih ne vidimo v tipičnih interakcijah delcev. Ta mehanizem gugalnice bi lahko rešil skrivnost vesolja, v katerem je večinoma snov, ki ga vidimo danes.
Kako bi lahko kozmična fazna sprememba ustvarila snovno vesolje. Zasluge: R.Hurt/Caltech-JPL, NASA in ESA, s spremembami Kavlija IPMU
Ideja je, da je zelo kmalu po tem, ko sta se snov in antimaterija pojavila v kozmosu, vesolje doživelo fazno spremembo, pri kateri se je več antimaterije pretvorilo v težke anti-nevtrine kot snovi v nevtrine težke snovi. Celoten naboj vesolja je ostal nič, ravnovesje materije in antimaterije je ohranjeno, vendar je ostalo večinoma navadna snov in težki anti-nevtrini.
To je odlična ideja, vendar nesmiselna, razen če je ne morete dokazati. Nedavno je ekipa predlagala način, ki bi ga bilo mogoče narediti. Če bi prišlo do takšne fazne spremembe, bi premik mase ustvaril gravitacijske valove po vsem opazovanem vesolju. V svojem nedavnem delu trdijo, da bi te gravitacijske valove morali zaznati prihodnji gravitacijski teleskopi. Če imajo prav, bi lahko končno rešili eno največjih skrivnosti v kozmologiji.
Referenca: Dror, Jeff A., et al. “ Preizkušanje mehanizma gugalnice in leptogeneze z gravitacijskimi valovi .'
