Zašto materija dominira svemirom i šta se desilo s antimaterijom? To je jedno od temeljnih pitanja moderne astrofizike. Nauka pokušava da nađe odgovor.
U ranoj istoriji, nedugo nakon Velikog praska (Big Beng), svemir je bio ispunjen jednakim količinama materije i antimaterije – česticama koje su bliske srodnice, ali sa suprotnim naelektrisanjem. Ali onda, kako se svemir širio, tako se i hladio. Današnji svemir je pun galaksija i zvijezda koje su napravljene od materije. Gdje je nestala antimaterija i kako je materija došla do toga da dominira svemirom? Kosmičko porijeklo materije i dalje zbunjuje naučnike.
Fizičari s Univerziteta Kalifornija Riversajd i Univerziteta Singhua u Kini sada su prokrčili novi put za ispitivanje kosmičkog porijekla materije pozivajući se na “kosmički sudarač”.
Inflatorni svemir kao sudarač
Visokoenergetski sudarači, poput Velikog hadronskog sudarača, izgrađeni su za proizvodnju vrlo teških subatomskih elementarnih čestica koje mogu otkriti novu fiziku. Ali, neka nova fizika, poput one koja objašnjava tamnu materiju i porijeklo materije, može podrazumijevati mnogo teže čestice, koje zahtijevaju mnogo veću energiju od one koju omogućava sudarač koji je stvorio čovjek. Ispostavilo se da je rani kosmos mogao poslužiti kao takav supersudarač, prenosi Sajens Dejli.
Janou Cui, vanredni profesor fizike i astronomije na UCR-u, objasnio je kako se vjeruje da je kosmička inflacija, doba kada se svemir širio eksponencijalno ubrzavajućim tempom, nastala u Velikom prasku.
“Kosmička inflacija stvorila je vrlo visoko energetsku atmosferu, omogućavajući proizvodnju teških novih čestica, kao i njihovu interakciju”, kazao je Cui. “Inflatorni svemir ponašao se baš kao kosmički sudarač, osim što je energija bila i do 10 milijardi puta veća od bilo kog sudarača koji je stvorio čovjek.”
Prema Cuiju, mikroskopske strukture stvorene energetskim interakcijama tokom inflacije protezale su se kako se svemir širio, što je rezultiralo područjima različite gustine u inače homogenom svemiru. Nakon toga, te mikroskopske strukture zasijale su strukturu našeg svemira velikih razmjera, koja se danas manifestuje kao raspodjela galaksija po nebu. Cui je objasnio da se nova fizika subatomskih čestica može otkriti proučavanjem otiska kosmičkog sudarača u sadašnjem sadržaju kosmosa, kao što su galaksije i kosmička mikrotalasna pozadina.
Cui i Žong Ži Ksianiu, docent fizike na Univerzitetu Singhua, izvještavaju u časopisu Fizikal Rivju Leters da se primjenom fizike kosmičkog sudarača i korišćenjem preciznih podataka za mjerenje strukture našeg svemira iz predstojećih eksperimenata, kao što je SFEREks, može odgonetnuti misterija kosmičkog porijekla materije.
“Činjenica da našim svemirom dominira materija ostaje među najzamršenijim, dugogodišnjim misterijama u modernoj fizici”, rekao je Cui. “Suptilna neravnoteža ili asimetrija između materije i antimaterije u ranom svemiru potrebna je za postizanje današnje dominacije materije, ali se ne može ostvariti u poznatom okviru konvencionalne fizike.”
Leptogeneza stvara asimetriju materije I antimaterije
Cui i Ksianiu predlažu testiranje leptogeneze, poznatog mehanizma koji objašnjava porijeklo barjona – vidljivog gasa i zvijezda, te asimetrije u našem svemiru. Da je svemir počeo s jednakim količinama materije i antimaterije, uništile bi jedna drugu i pretvorile se u fotonsko zračenje, ne ostavljajući ništa. Budući da materija danas daleko nadmašuje antimateriju, potrebna je asimetrija kako bi se objasnila neravnoteža.
“Leptogeneza je među najupečatljivijim mehanizmima koji stvaraju asimetriju materije i antimaterije”, kazao je Cui. “To uključuje novu osnovnu česticu, tzv. desni neutrino. Međutim, dugo se mislilo da je testiranje leptogeneze gotovo nemoguće, jer je masa desnih neutrina, obično, daleko izvan domašaja najvišeg ikad izgrađenog sudarača – Velikog hadronskog sudarača.”
Novi rad predlaže testiranje leptogeneze dekodiranjem detaljnih statističkih svojstava prostorne raspodjele objekata u kosmičkoj strukturi posmatranoj danas, i oponašanjem mikroskopske fizike tokom kosmičke inflacije. Kosmički efekt sudarača, tvrde istraživači, omogućava proizvodnju super teškog desnog neutrina iz inflatorne epohe.
“Konkretno, pokazujemo da bitni uslovi za nastanak asimetrije, uključujući interakciju mase i desnih neutrina, koji su ovdje ključni faktor, mogu ostaviti prepoznatljive “otiske prstiju” u statistici prostorne raspodjele galaksija ili kosmičke mikrotalasne pozadine i mogu se precizno izmjeriti”, rekao je Cui. “Astrofizički eksperimenti narednih godina potencijalno mogu otkriti takve signale i otkriti kosmičko porijeklo materije.”
Preveo i priredio: S. Đurđić
Preuzeto sa portala: rtcg.me
ZADNJE VIJESTI IZ Zanimljivosti
