Нов модел обяснява произхода на материята във Вселената

Ново проучване на японски физици възражда забравената идея за възлите във физиката и предполага, че те биха могли да бъдат източникът на произхода на материята във Вселената.

През 1867 г. лорд Келвин предлага хипотезата, че атомите са възли в етера, която по-късно е опровергана. Последните научни модели обаче връщат идеята към живот: „космически възли“ може да са се образували в ранната Вселена и да са играли ключова роля в доминирането на материята над антиматерията. Професор Мунето Нита от университета в Хирошима казва: „Това изследване отговаря на един от най-фундаменталните въпроси във физиката: защо Вселената е съставена от материя, а не от антиматерия.“

Стандартният модел на физиката на елементарните частици не притежава механизми, които да обяснят излишната материя — процес, известен като бариогенеза. Учените са комбинирали симетриите B–L („барионно число минус лептонно число“) и Peccei-Quinn, за да покажат, че възлите могат да се образуват естествено в контекста на реалистичните физически теории. Тази комбинация позволява също така да се вземе предвид масата на неутрино и да се разреши силен CP-проблем.

С охлаждането на ранната Вселена, симетриите се нарушавали, създавайки космически струни и свръхфлуидни вихри. Взаимодействието между B-L флюс-тръбите и вихрите Peccei–Quinn води до появата на метастабилна конфигурация —- възловия солитон. Както Нита подчертава: „Никой никога преди не е изучавал тези две симетрии едновременно. Тяхното обединение е довело до стабилен възел.“

Тези възли се държат като материя, губейки енергия по-бавно от радиацията, което води до краткотрайно „доминиране на възлите“. В крайна сметка възлите се разпадат чрез квантово тунелиране, освобождавайки тежки десноориентирани неутрино. Техният разпад, с леко изместване в полза на материята, създава първоначалната асиметрия между материята и антиматерията. Както обяснява съавторът на изследването Хамад: „Тези тежки неутрино са родителите на цялата материя във Вселената, а възлите са нашите дядовци.“

Математическият модел предсказва, че възлите ефективно генерират десноориентирани неутрино, създавайки температура на повторно нагряване от 100 GeV — критичният праг за появата на материя. Тази температура променя и спектъра на гравитационните вълни, което прави възможно тестването на хипотезата в бъдещи експерименти. Мунето Нита заключава: „Дори ако моделът е теоретичен, топологията на възлите не се променя, което прави нашето откритие важна стъпка към бъдещи изследвания.“

Така идеята на лорд Келвин, която някога е изглеждала погрешна, може да се окаже ключът към обяснението на произхода на материята във Вселената.

Спомнете си също, че моделиране потвърди: тъмната материя анихилира в центъра на нашата галактика. Тоест, след симулация учените са установили, че тъмната материя във вътрешността на нашата галактика не е разпределена сферично, както се смяташе досега, а асиметрично.