Fale grawitacyjne mogą pomóc wyjaśnić asymetrię między materią i antymaterią

[KopalniaWiedzy.pl 266]

Ludzie, Ziemia czy gwiazdy pojawili się dlatego, że w pierwszej sekundy istnienia wszechświata wytwarzane było więcej materii niż antymaterii. Ta asymetria była niezwykle mała. Na każde 10 miliardów cząstek antymaterii pojawiało się 10 miliardów + 1 cząstka materii. Ta minimalna nierównowaga doprowadziła do stworzenia materialnego wszechświata, a fenomenu tego współczesna fizyka nie potrafi wyjaśnić.

Z teorii wynika bowiem, że powinna powstać dokładnie taka sama liczba cząstek materii i antymaterii. Grupa fizyków-teoretyków stwierdziła właśnie, że nie można wykluczyć, iż w naszych możliwościach leży wykrycie nietopologicznych solitonów Q-balls, a ich wykrycie pozwoliłoby odpowiedzieć na pytanie, dlaczego po Wielkim Wybuchu pojawiło się więcej materii niż antymaterii.

Obecnie fizycy uważają, że asymetria materii i antymaterii pojawiła się w pierwszej sekundzie po Wielkim Wybuchu, a w jej czasie rodzący się wszechświat gwałtownie zwiększył swoje wymiary. Jednak przetestowanie teorii o inflacji kosmologicznej jest niezwykle trudne. Żeby ją sprawdzić musielibyśmy wykorzystać olbrzymie akceleratory cząstek i dostarczyć im więcej energii, niż jesteśmy w stanie wyprodukować.

Jednak amerykańsko-japoński zespół naukowy, w skład którego wchodzą m.in. specjaliści z japońskiego Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) uważają, że do przetestowania tej teorii można wykorzystać nietopologiczne solitony Q-ball. Jedna z teorii dotyczących nierównowagi materii i antymaterii mówi bowiem, że pojawiła się ona w wyniku złożonego procesu tzw. bariogenezy Afflecka-Dine'a. To w jej przebiegu miały pojawić się Q-balle.

Profesor Graham White, główny autor badań z Kavli IPMU wyjaśnia, czym jest Q-ball. Mówi, że jest bozonem, jak bozon Higgsa. Bozon Higgsa pojawia się, gdy pole Higgsa zostaje wzbudzone. Jednak w polu Higgsa mogą pojawiać się też inne elementy, jak grudki. Jeśli mamy pole bardzo podobne do pola Higgsa, które ma pewien ładunek, nie ładunek elektryczny, ale jakiś ładunek, wówczas taka grudka ma ładunek taki, jak jedna cząstka. Jako, że ładunek nie może po prostu zniknąć, całe pole musi „zdecydować” czy tworzy grudki czy cząstki. Jeśli utworzenie grudek będzie wymagało mniej energii, będą powstawały grudki. Łączące się ze sobą grudki stworzą Q-ball, mówi.

Często mówimy, że takie Q-balle istnieją przez jakiś czas. W miarę rozszerzania się wszechświata zanikają one wolniej niż promieniowanie tła, w końcu większość energii wszechświata skupia się w Q-ballach. W międzyczasie pojawiają się niewielkie fluktuacje w gęstości promieniowania, które skupiają się tam, gdzie dominują Q-balle. Gdy zaś Q-ball się rozpada, jest to zjawisko tak gwałtowne, że pojawiają się fale grawitacyjne. Możemy je wykryć w nadchodzących dekadach. Piękno poszukiwań fal grawitacyjnych polega na tym, że wszechświat jest całkowicie dla nich przezroczysty, wędrują więc do jego początku, mówi White.

Zdaniem teoretyków, generowane przez znikające Q-balle fale mają odpowiednie charakterystyki, by można je było zarejestrować za pomocą standardowych wykrywaczy fal grawitacyjnych.

Szczegóły badań zostały opublikowane w serwisie arXiv.

« powrót do artykułu

[Sławko 93]

17 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Ludzie, Ziemia czy gwiazdy pojawili się dlatego, że w pierwszej sekundy istnienia wszechświata wytwarzane było więcej materii niż antymaterii.

Ech, to zdanie sprawia wrażenia twierdzenia, a przecież wciąż nie ma na to żadnych dowodów.

17 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Na każde 10 miliardów cząstek antymaterii pojawiało się 10 miliardów + 1 cząstka materii.

A ja popieram inną teorię, że od pierwszych chwil powstania Wszechświata, oddziałujące na siebie cząstki materii i antymaterii zaczęły się separować i np. 1 na 10 miliardów cząstek antymaterii odepchnięta została na skraj Wszechświata rozciągając go i pozostawiając w środku 1 na 10 miliardów cząstek materii. W ten sposób nie ma problemu asymetrii. Nasuwa się jeszcze pytanie co to jest skraj Wszechświata i czy ten skraj w ogóle istnieje. Sądzę, że istnieje, ale niekoniecznie w znanej nam trójwymiarowej przestrzeni. Świat zapewne jest bardziej „dziwny” niż nam wszystkim się to wciąż wydaje, ale to nie oznacza, że musi być skomplikowany.

Ciekawy jestem, czy dożyję konkretnych dowodów na to gdzie podziała się antymateria. Wydaje się to niezwykle trudne. Być może odpowiedzialne są za to oddziaływania, których jeszcze nie znamy, a które np. mogły istnieć tylko w pierwszej sekundzie istnienia Wszechświata.

Edited December 9, 2021 by Sławko

[GROSZ-ek 3]

Jak dywagować, to dywagować.

Mi się bardzo podoba koncepcja, że nasz Wszechświat to czarna dziura oglądana od wewnątrz, a czarne dziury to nowe wszechświaty oglądane z zewnątrz. W takim ujęciu pusta przestrzeń to materiał konstrukcyjny czarnej dziury, czas to "dźwięk" w tym materiale konstrukcyjnym, a materia zaś to dyslokacje w materiale konstrukcyjnym, gdzie dochodzi do częściowego nie zrównoważenia sił ściskających osobliwość do punku a przeciwstawiających się im sił rozrywających momentu obrotowego czarnej dziury (te 2 tendencje: zapadanie się do punktu i przeciwstawiający się im moment obrotowy co do zasady pozostają w globalnej równowadze, ale dopuszczalne są lokalne odstępstwa, które my postrzegamy jako materię). Jeśli Więc nasz wszechświat nie ma "zaprogramowanego" mechanizmu kompensacji dyslokacji, to raz powstałe dyslokacje będą sobie funkcjonować i nawet będą między sobą oddziaływać być może łącząc się w jakieś większe struktury.

[Astro 165]

Widać, że idą święta. W zaufaniu zatem zdradzę, że sprawa jest dużo prostsza. Zanim materia z antymaterią zdążyły się zorientować i zakrzyknąć Ho Ho Ho (antymateria oczywiście Oh Oh Oh), to Mikołaj tu podebrał, tam dołożył i tak zostało. W końcu byle pędrak wie, że sanie Mikołaja są szybkie i prędkość światła nie ma tu nic do rzeczy.