"Kozmikus húrok" akadályozhatják meg, hogy az univerzum elpusztítsa önmagát

Jelenleg az ősrobbanás elméletével magyarázzák az univerzum kialakulását, de ironikus módon, ha betű szerint követjük a teóriát, akkor ar...

Jelenleg az ősrobbanás elméletével magyarázzák az univerzum kialakulását, de ironikus módon, ha betű szerint követjük a teóriát, akkor arra juthatunk, hogy ma nem is létezhetnénk. Ennek oka az, hogy azonos mennyiségű anyagnak és antianyagnak kellett volna létrejönnie, amelyek megsemmisítették volna egymást.

Most azonban a fizikusok új elméletet javasoltak, amely magyarázatot adhat a rejtélyre, és felvázolták, hogyan találhatunk rá közvetlen bizonyítékokat.

Körülöttünk minden, ahogy bennünk is, anyagból áll. Az antianyag viszont rendkívül ritkának tűnik, amit rövid ideig sikerült létrehozni a CERN-ben végzett kísérletek során, vagy ami villámlások és hurrikánok során jön létre.

Ugyanakkor hálásnak kell lennünk azért, hogy ennyire ritka. Az antianyag részecskék ugyanis ellentétes elektromos töltéssel bírnak, mint az anyag, és ha egyszer a kettő találkozik, egy energia robbanás során elpusztítják egymást. Ez hasznos lehet a jövőbeli űrutazáshoz, de azt is sugallja, hogy egy ilyen út nagyon unalmas lenne, mivel az univerzumban idővel minden teljesen megsemmisítené önmagát.

Az a tény, hogy itt most megkérdőjelezzük mindezt, nyilvánvalóan azt jelenti, hogy ez nem történt meg. De vajon miért? Az összes beszámoló szerint az ősrobbanásnak egyenlő mennyiségben kellett volna létrehoznia az anyagot és az antianyagot, tehát akkor hová tűnt az összes antianyag? És miért az anyag nyert ebben a kiegyenlítettnek tűnő háborúban? Ezek jelenleg a legnagyobb megválaszolatlan kérdések a kozmológiában.

Saját létezésünk azt sugallja, hogy valamikor, bizonyos időpontban az antianyag egy részének normál anyaggá kellett válnia. Még ha az egyensúlyhiány rendkívül kicsi, a megsemmisülés után elegendő anyagot kellett volna hagynia maga után a csillagok, galaxisok, bolygók, emberek és minden más létrehozásához, amelyeket ma látunk.

A probléma az, hogy az anyag és az antianyag nem cserélnek könnyen helyet, mivel ellentétes villamos töltésük van. Mindegyik apró, alapvető részecske, kivéve a neutrinót olyan, amelyekről tudjuk, hogy semleges elektromos töltéssel rendelkeznek. Mivel a nulla ellentéte továbbra is nulla, a neutrinók saját maguk antirészecskéi lehetnek. Ez azt jelenti, hogy a neutrinók átválthattak a másik oldalra, egy kis segítséget nyújtva az univerzum fázisátmenetéhez.

"A fázisátmenet olyan, mint a forrásban lévő víz gőzzé válása, vagy a víz jéggé történő lehűlése," - mondja Hitoshi Murayama, a tanulmány társszerzője. "Az anyag viselkedése megváltozik bizonyos hőmérsékleteken, az úgynevezett kritikus hőmérsékleten. Ha egy fémet alacsony hőmérsékletre hűtenek, akkor egy fázisátmenet következtében teljesen elveszíti az elektromos ellenállását, és szupravezetővé válik. Csakúgy, mint egy szupravezető, a fázisátmenet a korai világegyetemben nagyon vékony csövekből álló mágneses mezőket hozhatott létre, melyeket kozmikus húroknak hívnak." (1)

Néhány elmélet szerint ezek a kozmikus húrok szövik át az univerzumot, hasonlóan ahhoz, ahogy a jégben repedések jönnek létre a víz megfagyásával. Ezek adhattak volna a neutrínók számára egy lökést az elektromos töltésük megváltoztatásához, de ezekre a húrokra eddig nem találtak közvetlen bizonyítékot.

Ennek oka az lehet, hogy sokkal távolabb rejtőzhetnek az időben visszafelé, mint amit láthatunk. Úgy gondolják, hogy a kozmikus húrok viszonylag gyorsan kialakulhattak a fázisátmenet után, és mindez a világegyetem létezésének első egymillió évében megtörtént.

Sajnos csak a fény teszi lehetővé számunkra, hogy távcsöveink ebbe a messzeségbe visszatekintsenek, mielőtt a háttérsugárzás mindent elmosna. De van egy másik módja is annak, hogy megvizsgáljuk, mi történt azelőtt, a gravitációs hullámok tanulmányozása révén. Ezeket a hullámokat a téridő szövetében olyan hatalmas kataklizmák okozzák, mint például az összeolvadó fekete lyukak, és ezeket 2015 óta eléggé következetesen észleljük.

Az új tanulmány kutatói szerint ezeknek a kozmikus húroknak a téridőben is lehetnek gravitációs lenyomatai, amelyeket észlelhetünk. Nyilvánvaló, hogy sokkal kisebbek lesznek, mint amilyeneket jelenleg a LIGO-val és más műszerekkel találunk, de nagyon is eltérőnek tűnnek, lehetővé téve a tudósok számára, hogy elkülönítsék őket.

"A gravitációs hullámok közelmúltbeli felfedezése új lehetőséget kínál az időben történő visszatekintésre, mivel az univerzum egészen a kezdetektől átlátható a gravitáció számára," - mondta Graham White, a tanulmány társszerzője.

"Amikor az univerzum valószínűleg több billiószor melegebb lehetett, mint a mai világegyetem legforróbb helye, akkor a neutrinók valószínűleg úgy viselkedtek, ahogyan a túléléshez szükségük volt. Kimutattuk, hogy valószínűleg detektálható gravitációs hullámokat is hátrahagyhattak, hogy észlelhessük őket."

A kutatók szerint a jövőbeli űr alapú gravitációs hullámdetektorok, mint például a LISA, a BBO vagy a DECIGO, segíthetnek nekünk ezeknek a kozmikus húroknak a felfedezésében, és egyszer és mindenkorra megoldhatják a rejtélyt. (2)

(1) - https://www.ipmu.jp/en/20200204-cosmicstringsgw
(2) - https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRe