Φυσικοί του UCLA δίνουν μια λύση στο γρίφο της προέλευσης της ύλης στο σύμπαν

Οι περισσότεροι νόμοι της φύσης αντιμετωπίζουν εξ ίσου τα σωμάτια και τα αντισωμάτια, όμως τα άστρα κα οι πλανήτες συγκροτούνται από σωμάτια, δηλαδή ύλη και όχι από αντισωμάτια ή αντιύλη. Αυτή η ασυμμετρία, η οποία ευνοεί την ύλη σε ένα πολύ μικρό βαθμό, προβληματίζει για πολύ καιρό τους επιστήμονες. Μια νέα έρευνα από φυσικούς του UCLA, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters, προσφέρει μια πιθανή λύση του μυστηρίου της καταγωγής της ύλης στο σύμπαν.

Ο Alexander Kusenko, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο UCLA College, μαζί με συνεργάτες του, προτείνουν ότι η ασυμμετρία ύλης-αντιύλης θα μπορούσε να σχετίζεται με το μποζόνιο Higgs, η ανακάλυψη του οποίου, στο CERN, στην Ελβετία, αποτέλεσε αντικείμενο τεράστιας δημοσιογραφικής προβολής από όλα τα μέσα ενημέρωσης. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές του UCLA γράφουν ότι, η ασυμμετρία μπορεί να έχει παραχθεί ως αποτέλεσμα της κίνησης του πεδίου Higgs, το οποίο συνδέεται με το μποζόνιο Higgs, και θα μπορούσε να διαμορφώνει προσωρινά άνισες τις μάζες των σωματίων και των αντισωματίων, επιτρέποντας ένα μικρό πλεόνασμα των σωματίων ύλης επί αυτών της αντιύλης.

Αν ένα σωμάτιο και ένα αντισωμάτιο συναντηθούν, εξαφανίζονται με εκπομπή δυο φωτονίων ή ενός ζεύγους κάποιων άλλων σωματίων. Στην «αρχέγονη σούπα» που υπήρξε μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη», υπήρξαν περίπου ίσες ποσότητες σωματίων και αντισωματίων, εκτός από μια μικρή ασυμμετρία: ένα σωμάτιο ανά 10 δισεκατομμύρια. Καθώς το σύμπαν ψύχονταν, τα σωμάτια και τα αντισωμάτια εκμηδένιζε το ένα το άλλο σε ίσους αριθμούς και μόνο ένας μικρός αριθμός σωματίων παρέμεινε. Αυτό το μικρό πολύ ποσό είναι όλα τα άστρα, οι πλανήτες και το αέριο στο σημερινό σύμπαν, είπε ο Kusenko, ο οποίος είναι επίσης ανώτερος επιστήμονας στο Ινστιτούτο Kavli, για τη Φυσική και τα Μαθηματικά του σύμπαντος.

Η ανακάλυψη του μποζόνιου Higgs, το 2012, χαιρετίστηκε ως ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά επιτεύγματα των τελευταίων δεκαετιών. Το μποζόνιο Higgs είχε προταθεί για πρώτη φορά περίπου 50 χρόνια πριν, ως ένα κρίσιμο στοιχείο της σύγχρονης θεωρίας των δυνάμεων της φύσης και είναι, όπως λένε οι φυσικοί, αυτό που «δίνει» μάζα στα πάντα στο σύμπαν. Οι φυσικοί στο LHC του CERN μέτρησαν τη μάζα του σωμάτιου και βρήκαν την τιμή του να είναι παράξενη. Αυτή συνάδει με την πιθανότητα ότι το πεδίο Higgs στις πρώτες «στιγμές» της Μεγάλης Έκρηξης, ήταν πολύ μεγαλύτερης τιμής από την «τιμή ισορροπίας» που παρατηρήθηκε σήμερα.

Το πεδίο Higgs «χρειάστηκε να έλθει σε ισορροπία, σε μια διαδικασία «χαλάρωσης» Higgs» είπε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Kusenko. Άλλοι συγγραφείς της μελέτης είναι δυο μεταπτυχιακοί φοιτητές του Kusenko, οι Louis Yang του UCLA και Lauren Pearce του Πανεπιστημίου της Μινεσότα. Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, το World Premier International Research Center Initiative στην Ιαπωνία και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.

Πηγή: UCLA

Περισσότερα στο άρθρο: Postinflationary Higgs Relaxation and the Origin of Matter-Antimatter Asymmetry, Phys. Rev. Lett. 114, 061302