Οι επιστήμονες προσπαθούν με τα βαρυτικά κύματα να εξηγήσουν γιατί η ύλη κυριαρχεί επί της αντιύλης

31 Ιανουαρίου 2020 | Egno Editorial

Πολλοί κοσμολόγοι προσβλέπουν σε ένα μοντέλο που αποκαλείται μηχανισμός της τραμπάλας (seesaw mechanism) για να εξηγήσουν τόσο την υπεροχή της ύλης του σύμπαντος επί της αντιύλης, όσο και γιατί οι τρεις γεύσεις (είδη) των νετρίνων είναι τόσο αβαρείς. Ο μηχανισμός της τραμπάλας επιλύει αυτά τα μεγάλα ερωτήματα με την εισαγωγή ενός απαρατήρητου ακόμη σωμάτιου γνωστού ως στείρο νετρίνο, το οποίο είναι πολύ πιο μεγάλης μάζας από ότι τα γνωστά είδη νετρίνων. Σε μια νέα θεωρητική εργασία, ο Graham White του TRIUMF (TRI* University Meson Facility), στον Καναδά και οι συνεργάτες προτείνουν μια μέθοδο για να ελεγχθεί το μοντέλο έμμεσα χρησιμοποιώντας παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων, λόγω της διασύνδεσής τους από την επόμενη δεκαετία και πέρα. Η άμεση παρατήρηση είναι αδύνατη προς το παρόν, καθώς η παραγωγή στείρων νετρίνων πειραματικά θα απαιτούσε ένα σωματιδιακό επιταχυντή πολλές τάξεις μεγέθους πιο ισχυρό από τον LHC (Large Hadron Collider) του CERN.

Αν τα στείρα νετρίνα συμπεριφέρονται όπως προβλέπεται θεωρητικά, ο λεπτονικός αριθμός δεν διατηρείται και τα στείρα νετρίνα που δημιουργήθηκαν στο πρώιμο σύμπαν θα μπορούσαν να έχουν διασπαστεί πιο εύκολα σε σωμάτια από ότι σε αντισωμάτια. Ένα επακόλουθο αυτού, όπως δείχνουν ο White και οι συνεργάτες του, είναι η διαμόρφωση δομών που αποκαλούνται κοσμικές χορδές ακριβώς πριν την περίοδο του κοσμικού πληθωρισμού. Οι δομές αυτές ουσιαστικά είναι τοπολογικές ατέλειες στο χωρόχρονο και καθώς εξελίσσονται, παράγουν βαρυτικά κύματα. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι τα παραγόμενα βαρυτικά κύματα θα είναι μεγέθους ανιχνεύσιμου από μελλοντικά παρατηρητήρια όπως το Square Kilometer Array, λόγω της διασύνδεσης στα μέσα της δεκαετίας του 2020 και το Laser Interferometer Space Antenna, που προγραμματίζεται να εκτοξευθεί το 2034. Η αναζήτηση των κυμάτων θα μπορούσε να συμπληρώσει άλλους προτεινόμενους έμμεσους ελέγχους του μηχανισμού της τραμπάλας, όπως η αναζήτηση για υψηλής ενέργειας νετρίνα που επίσης παράγονται από τις κοσμικές χορδές και ο προσδιορισμός με μεγαλύτερη ακρίβεια των μαζών των γνωστών νετρίνων.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Testing the Seesaw Mechanism and Leptogenesis with Gravitational Waves. Physical Review Letters.

*Ιδρύθηκε το 1968 από τρία πανεπιστήμια τα: Simon Fraser University, University of British Columbia και University of Victoria