Particule, asimetria barionica si originea materiei

La inceputul universului nostru, o scurta perioada dupa Big Bang, totul ar fi existat sub forma unei supe fierbinti de particule, care probabil continea proportii egale de materie si antimaterie.

Pe masura ce universul s-a extins in dimensiune, temperatura generala a scazut si particulele s-au unit pentru a forma diferitele structuri pe care le detectam cu instrumentele si tehnologia noastra astronomica moderna.

Antimateria, care este practic opusul materiei, in cele mai multe privinte se comporta la fel ca omologul sau materia, singura diferenta cheie se afla in sarcina pe care o poarta.

De exemplu, antiparticula electronului, o particula încarcata negativ, se numește pozitron, care, dupa cum sugereaza si numele, este incarcata pozitiv.

O interactiune intre electron si pozitron provoaca anihilare, lasand in urma doar radiatia fotonica. Cazul este similar pentru alte perechi de particule-antiparticule, desi produsele obtinute in cazul altor perechi depind de complexitatea particulelor implicate.

Datele actuale de la diferite sonde experimentale sugereaza ca materia domina puternic antimateria in univers, deoarece nu avem nicio urma semnificativa a celei din urma si tot ceea ce vedem sunt obiecte facute din materie barionica.

Cu mare dificultate suntem capabili sa producem si sa detectam artificial cantitati minuscule de antiparticule in camerele cu nori si acceleratori de particule.

Teoria inflatiei cosmice: particule grele

Unde s-a dus toata antimateria? Aceasta problema se numeste asimetria barionica si fizicienilor le este greu sa dea o explicatie corecta, in ciuda zecilor de propuneri care se fac din cand in cand.

Oamenii de stiinta cred ca aceasta problema ne-ar conduce si spre intelegerea dominatiei materiei barionice in universul nostru si a originii ei.

Pentru a intelege scenariul general in mod explicit, sa ne uitam la o alta caracteristica principala a cosmologiei, teoria inflatiei cosmice. Practic, aceasta se ocupa de faza de expansiune exponentiala a spatiului dupa Big Bang.

O noua lucrare publicata in „Physical Review Letters” integreaza in mod coerent inflatia cu problema asimetriei barionice si, ulterior, cu originea materiei.

Se presupune ca rezolutia acesteia din urma implica particule mai grele decat cele create in acceleratoare si, prin urmare, ar necesita sondarea unor energii mult mai mari decat cele posibile in coliziunea artificiala.

Se pare ca universul timpuriu s-a comportat ca un gigantic ciocnitor de particule. Acest lucru, potrivit autorilor, deschide un nou portal pentru intelegerea originii materiei.

Yanou Cui, care este profesor asociat de fizica si astronomie la Universitatea din California si coautor al lucrarii, spune: „Inflatia cosmica a oferit un mediu foarte energetic, permitand producerea de noi produse grele, particulele, precum si interactiunile lor.

Universul inflationist s-a comportat exact ca un ciocnitor cosmologic, cu exceptia faptului ca energia a fost de pana la 10 miliarde de ori mai mare decat orice ciocnitor de particule creat de om.”

Leptogeneza si originea materiei

Cercetatorii au sugerat, de asemenea, testarea leptogenezei, un mecanism binecunoscut care ar putea ajuta la dezlegarea misterului din spatele originii materiei barionice si la rezolvarea paradoxului.

In mod conventional, leptogeneza a fost considerata a fi netestabila, deoarece implica sondarea unor scale de energie mult mai mari decat cea fezabila prin acceleratorii de particule actuali, datorita masei mari a neutrinului dreptaci.

Cu toate acestea, actuala echipa de cercetare a conceput o noua metoda pentru a aborda acelasi lucru. Tehnica lor se bazeaza pe descifrarea proprietatilor distributiei spatiale a obiectelor din univers, ceea ce aparent ne aminteste de fizica din timpul epocii inflationiste.

Proprietatea universului timpuriu de a se comporta ca un ciocnitor cosmic are la dispozitie posibilitati enorme si poate permite, de asemenea, producerea de neutrini dreptaci.

Dupa cum spune si autorul principal Cui: „In mod specific, demonstram ca acele conditii esentiale pentru generarea asimetriei, inclusiv interactiunile si masele neutrinului dreptaci, care este actorul cheie aici, pot lasa amprente distinctive in statisticile spatiale. distributia galaxiilor sau a fundalului cosmic cu microunde si poate fi masurata cu precizie…

Observatiile astrofizice anticipate in urmatorii ani pot detecta astfel de semnale si pot dezvalui originea cosmica a materiei.”

In loc de incheiere

In ciuda mai multor solutii propuse, se pare ca actualul cadru al fizicii fundamentale a particulelor nu este suficient de potrivit pentru a rezolva in mod satisfacator paradoxul asimetriei barionice si ar fi nevoie de un nou cadru care implica o noua fizica pentru a sonda acelasi lucru.

Desi avem la dispozitie o multime de date empirice, avem nevoie de un model coerent pentru a interpreta corect datele si a veni cu solutia necesara.

Avand in vedere cele de mai sus, abordarea holografica generalizata a universului a rezolvat anterior o serie de probleme din fizica moderna, cum ar fi catastrofa in vid, o valoare precisa a razei de sarcina a protonului si asa mai departe.

De altfel, legat de catastrofa in vid, geneza materiei este coerenta cu densitatea variata de masa-energie a universului, ceea ce ne aduce la problema cosmogenezei.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

Sursa: sciencedirect.com, home.cern, resonancescience.org.

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.