Οι κυματισμοί στον χωρο-χρόνο θα μπορούσαν να εξηγήσουν το μυστήριο του γιατί υπάρχει το σύμπαν

Μια νέα μελέτη μπορεί να βοηθήσει στην απάντηση σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος: Γιατί υπάρχει περισσότερη ύλη από την αντιύλη; Αυτή η απάντηση, με τη σειρά της, θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί υπάρχουν τα πάντα από τα άτομα έως τις μαύρες τρύπες.  

 

Ο πληθωρισμός τέντωσε το μικροσκοπικό σύμπαν σε ένα μέγεθος πολλών τάξεων μεγαλύτερο του αρχικού, ενώ άλλαξε την κοσμική ενέργεια σε ύλη. Αλλά πιθανότατα δημιούργησε μια ίση ποσότητα ύλης και αντιύλης. Δεν είναι ξεκάθαρο γιατί, αλλά οι επιστήμονες διερευνούν μια θεωρία ότι μια μετάβαση φάσης μετά τον πληθωρισμό οδήγησε σε μία μικροσκοπική λίγη περισσότερη ύλη από την αντι-ύλη, και επίσης δημιούργησε κοσμικές χορδές που θα παρήγαγαν μικροσκοπικούς κυματισμούς στο διάστημα –γνωστούς ως βαρυτικά κύματα.

 

Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη , ο κοσμικός πληθωρισμός τέντωσε τον μικροσκοπικό σπόρο του σύμπαντος και μεταμόρφωσε την ενέργεια σε ύλη. Οι φυσικοί πιστεύουν ότι ο πληθωρισμός αρχικά δημιούργησε την ίδια ποσότητα ύλης και αντιύλης, τα οποία εξαϋλώθηκαν μεταξύ τους όταν ήρθαν σε επαφή. Αλλά στη συνέχεια συνέβη κάτι που “σώθηκε” μια μικροσκοπική ποσότητα της ύλης, επιτρέποντας να υπάρχουν όλα αυτά που μπορούμε να δούμε και να αγγίξουμε – και μια νέα μελέτη δείχνει ότι η εξήγηση είναι κρυμμένη σε πολύ μικρούς κυματισμούς στο διάστημα .

 

“Εάν ξεκινήσετε απλά με μια ίση ακριβώς ποσότητα ύλης και αντιύλης, θα καταλήξετε απλά να μην έχετε τίποτα”, επειδή η αντιύλη και η ύλη έχουν ίσες αλλά αντίθετα φορτία, δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Jeff Dror, στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο, Berkeley και ερευνητής της φυσικής στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley. “Τα πάντα θα εξαϋλωθούν.”

 

Προφανώς, τα πάντα δεν εξαφανίστηκαν, αλλά οι ερευνητές δεν είναι σίγουροι για ποιο λόγο. Η απάντηση μπορεί να περιλαμβάνει τα πολύ περίεργα στοιχειώδη σωματίδια γνωστά ως νετρίνα, τα οποία δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο και μπορούν έτσι να λειτουργήσουν ως ύλη ή αντιύλη.

 

Η ιδέα τους είναι ότι περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang, ο Κόσμος ψύχθηκε και υπέστη μια μετάβαση φάσης, ένα γεγονός παρόμοιο με το καυτό νερό μετατρέπεται από υγρό σε αέριο. Αυτή η αλλαγή φάσης ώθησε τα νετρίνα που διασπάστηκαν να δημιουργήσουν περισσότερη ύλη από αντιύλη από κάποια “μικρή, μικρή ποσότητα”, δήλωσε ο Dror. Αλλά “δεν υπάρχουν πολύ απλοί τρόποι – ή σχεδόν όλοι οι τρόποι – για να ερευνήσουμε αυτή τη θεωρία και να καταλάβουμε αν αυτό συνέβη πραγματικά στο πρώιμο σύμπαν”.

 

Όμως ο Dror και η ομάδα του, μέσα από τα θεωρητικά μοντέλα και τους υπολογισμούς τους, κατάλαβα έναν τρόπο που θα μπορούσαμε να δούμε αυτή τη μετάβαση φάσης. Πρότειναν ότι η αλλαγή θα είχε δημιουργήσει εξαιρετικά μακρά και εξαιρετικά λεπτά νήματα ενέργειας που ονομάζονται “κοσμικές χορδές” και οι οποίες ακόμα εξακολουθούν να διαπερνούν το σύμπαν. 

 

Ο Dror και η ομάδα του συνειδητοποίησαν ότι αυτές οι κοσμικές χορδές πιθανότατα θα δημιουργούσαν πολύ μικρούς κυματισμούς στον χώρο-χρόνο, αυτά που ονομάζονται βαρυτικά κύματα. Αν εντοπίσουμε αυτά τα κύματα βαρύτητας τότε μπορούμε να ανακαλύψουμε αν αυτή η θεωρία είναι αληθινή.

 

Τα ισχυρότερα κύματα βαρύτητας στο σύμπαν μας συμβαίνουν όταν συμβαίνει μια υπερκαινοφανής ή αστρική έκρηξη. Όταν δηλαδή δύο μεγάλα αστέρια είναι σε τροχιά το  ένα με το άλλο. Ή όταν συγχωνεύονται δύο μαύρες τρύπες, σύμφωνα με τη NASA . Αλλά τα προτεινόμενα βαρυτικά κύματα που προκαλούνται από τις κοσμικές χορδές θα ήταν πολύ πιο μικροσκοπικά από αυτά που τα όργανα μας έχουν εντοπίσει πριν. 

 

Ωστόσο, όταν η ομάδα υπολόγισε αυτήν την υποθετική μετάβαση φάσης υπό διάφορες θερμοκρασιακές συνθήκες που θα μπορούσαν να συμβούν κατά τη διάρκεια αυτής της μετάβασης φάσης, έκαναν μια ενθαρρυντική ανακάλυψη: Σε όλες τις περιπτώσεις, οι κοσμικές χορδές θα δημιουργούσαν βαρυτικά κύματα που θα μπορούσαν να ανιχνευθούν από μελλοντικά παρατηρητήρια, (LISA) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος Laser Interferometer Space Antenna και του Προτεινόμενου Παρατηρητή για την Εξέταση του Big Bang καθώς και του Ιαπωνικού Παρατηρητηρίου βαρυτικών κυμάτων DECIGO. 

 

“Εάν αυτές οι χορδές παράγονται σε επαρκώς υψηλές κλίμακες ενέργειας, θα παράγουν πράγματι βαρυτικά κύματα που μπορούν να ανιχνευθούν από προγραμματισμένα παρατηρητήρια”, δήλωσε ο Tanmay Vachaspati, θεωρητικός φυσικός στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, ο οποίος δεν ήταν μέλος της μελέτης.