Нове дослідження може допомогти відповісти на одну з найбільших загадок Всесвіту: Чому більше речовини, ніж антиматерія? Ця відповідь, у свою чергу, могла б пояснити, чому існує все, від атомів до чорних дір.
Мільярди років тому, незабаром після Великого вибуху, космічна інфляція розтягнула крихітне насіння нашого Всесвіту і перетворила енергію в матерію. Фізики вважають, що інфляція спочатку створила таку ж кількість речовини та антиматерії, які знищують один одного при контакті. Але тоді сталося щось, що нахилило ваги на користь матерії, дозволивши все, що ми можемо побачити і доторкнутися, існувати - і нове дослідження дозволяє припустити, що пояснення ховаються в дуже незначних пульсаціях в просторі-часі.
"Якщо ви просто почнете з рівної складової речовини та антиматерії, у вас просто нічого не буде", тому що антиматерия і матерія мають рівний, але протилежний заряд, - сказав провідний автор дослідження Джефф Дрор, докторальний дослідник Каліфорнійського університету , Берклі та науковий співробітник фізики в Національній лабораторії Лоуренса Берклі. "Все просто знищило б".
Очевидно, все не знищили, але дослідники не знають, чому. Відповідь може містити дуже дивні елементарні частинки, відомі як нейтрино, які не мають електричного заряду і можуть діяти як матерія, так і антиматерія.
Одна ідея полягає в тому, що приблизно через мільйон років після Великого вибуху всесвіт охолонув і зазнав фазового переходу, подію, схожого на те, як кипляча вода перетворює рідину в газ. Ця зміна фази спонукала занепадаючі нейтрино створювати більше речовини, ніж антиматерію, на якусь "малу, невелику кількість", сказав Дрор. Але "не існує дуже простих способів - або майже будь-яких способів - дослідити і зрозуміти, чи це насправді відбулося в ранньому Всесвіті".
Але Дрор та його команда за допомогою теоретичних моделей та розрахунків з'ясували спосіб, яким ми зможемо побачити цей фазовий перехід. Вони запропонували, що зміна створила б надзвичайно довгі і надзвичайно тонкі нитки енергії, які називаються "космічними струнами", які все ще пронизують Всесвіт.
Дрор та його команда зрозуміли, що ці космічні струни, швидше за все, створюватимуть дуже незначні пульсації у просторі та часі, які називаються гравітаційними хвилями. Виявляємо ці гравітаційні хвилі, і ми можемо виявити, чи справжня ця теорія.
Найсильніші гравітаційні хвилі у нашому Всесвіті виникають, коли трапляється вибух наднової чи зірки; коли дві великі зірки орбітують одна над одною; або коли зливаються дві чорні діри, згідно з даними NASA. Але запропоновані гравітаційні хвилі, викликані космічними струнами, були б набагато крихітнішими, ніж ті, які наші інструменти виявляли раніше.
Однак, коли команда змоделювала цей гіпотетичний фазовий перехід за різних температурних умов, які могли статися під час цього фазового переходу, вони зробили обнадійливе відкриття: у всіх випадках космічні струни створювали б гравітаційні хвилі, які були б виявлені майбутніми обсерваторіями, такими як Космічна антена Лазерного інтерферометра Європейського космічного агентства (LISA) та запропонувала спостерігача за великим вибухом та Обсерваторію гравітаційних хвиль "Децирц Інтерферометр Японської аерокосмічної служби" (DECIGO).
"Якщо ці струни виробляються в достатньо високих енергетичних масштабах, вони справді створюватимуть гравітаційні хвилі, які можуть бути виявлені запланованими обсерваторіями", - розповів Live Science Тенмай Вачаспаті, фізик-теоретик Державного університету Арізони, який не був членом дослідження.
Отримані результати були опубліковані 28 січня в журналі Physical Review Letters.
Примітка редактора: Ця історія була оновлена, щоб виправити організації, відповідальні за LISA. Їм керує Європейське космічне агентство, а не NASA, яка є співробітником проекту.
