Știință

Un neutrino ignorat ar putea explica de ce există materia

Un neutrino greu ipotetic, ignorat de obicei în calcule, ar putea explica de ce materia a învins antimateria, spune un studiu teoretic.

de Dana Mateescu · · Asistat de AI ·

Panoramă a Căii Lactee: banda luminoasă a galaxiei, străbătută de nori de praf întunecat, pe un cer plin de stele, imagine ilustrativă
Panoramă a Căii Lactee: banda luminoasă a galaxiei, străbătută de nori de praf întunecat, pe un cer plin de stele, imagine ilustrativă

O particulă ipotetică, un neutrino greu „de dreapta”, pe care fizicienii o ignoră de obicei în calcule, ar putea ajuta la explicarea unuia dintre cele mai mari mistere ale științei: de ce există materie în Univers, în loc ca ea să se fi anihilat complet împreună cu antimateria. Ipoteza este descrisă într-un studiu teoretic publicat pe 8 septembrie în revista Physical Review Letters de Rishav Roshan, de la Universitatea din Southampton, și Sudipta Show, de la Institutul Indian de Tehnologie din Kanpur, potrivit Live Science, preluat de Digi24.

Este vorba despre un scenariu teoretic, nu despre o descoperire. Particula nu a fost detectată de niciun experiment, iar masa ei estimată este mult prea mare pentru a putea fi produsă în acceleratoarele existente.

De ce a supraviețuit materia

Potrivit modelelor cosmologice, în Universul timpuriu ar fi existat cantități aproape egale de materie și antimaterie, care s-ar fi anihilat reciproc. Fără un mic dezechilibru în favoarea materiei, Universul așa cum îl cunoaștem nu s-ar fi putut forma. Roshan a spus, într-un comunicat al universității citat de BreezyScroll, că simpla noastră existență dovedește că a apărut o asimetrie între materie și antimaterie.

O explicație larg discutată se numește leptogeneză. În această imagine, neutrinii foarte grei „de dreapta” s-ar fi dezintegrat puțin mai des în materie decât în antimaterie, lăsând un mic surplus de leptoni, familia de particule din care fac parte electronii. Acel surplus ar fi dus, ulterior, la materia de astăzi.

Particula „uitată” din modelul balansoar

Neutrinii sunt particule care interacționează extrem de rar cu materia. Un neutrino provenit de la Soare ar putea traversa un strat de plumb gros de un an-lumină, aproximativ 9.500 de miliarde de kilometri, înainte de a interacționa cu un singur atom. Modelul Standard prevedea inițial că neutrinii nu au masă, deși observațiile arată că aceștia își schimbă tipul în timpul deplasării, lucru posibil doar dacă au masă.

Una dintre explicațiile propuse este mecanismul „seesaw”, sau „balansoar”. Potrivit lui, fiecare neutrino obișnuit conține o componentă foarte mică asociată unui partener greu, de dreapta. Cu cât partenerul este mai greu, cu atât neutrino-ul obișnuit este mai ușor. Neutrinii de dreapta nu au sarcină electrică și nu sunt supuși interacțiunii nucleare slabe.

Mecanismul include, de regulă, trei astfel de particule. Doi neutrini sunt suficienți pentru a explica datele disponibile, așa că al treilea, cel mai greu, este adesea lăsat deoparte, pe motiv că ar interacționa prea slab cu materia. Roshan și Show au vrut să vadă dacă acea simplificare este justificată. Roshan a spus că acest neutrino decuplat a fost multă vreme considerat un detaliu irelevant în fizica particulelor.

Ce se întâmplă dacă particula domină Universul

În scenariul principal analizat de cercetători, particula avea o masă de aproximativ 100.000 de miliarde de ori mai mare decât a unui proton. La început, ea s-ar fi deplasat aproape cu viteza luminii, iar energia ei ar fi scăzut asemenea energiei luminii. Pe măsură ce Universul se răcea, particula ar fi încetinit, iar cea mai mare parte a energiei sale ar fi rămas sub forma masei. Aceasta se diluează mai lent decât radiația, așa că ponderea particulei în energia totală ar fi crescut până când ar fi devenit dominantă.

Studiul arată că o astfel de perioadă de dominație a materiei ar fi accelerat expansiunea Universului și ar fi întârziat unele interacțiuni dintre particule, inclusiv cele care au diferențiat tipurile de leptoni. Din cauza acestei întârzieri, un neutrino de dreapta mai ușor, cu o masă de aproximativ 100 de miliarde de ori mai mare decât a unui proton, ar fi putut produce cantitatea de materie observată, spun autorii. Lucrarea se numește „Delayed Charged Lepton Yukawa Equilibration in Minimal Seesaw”, potrivit Gadget Review.

Cum ar putea fi testată ipoteza

Particula este prea grea pentru a fi creată într-un accelerator, așa că ipoteza poate fi verificată doar indirect. O posibilitate este oferită de undele gravitaționale primordiale. Show a spus că schimbarea dramatică din expansiunea timpurie lasă „amprente distincte, dar detectabile” în aceste unde, potrivit SciTechDaily.

Roshan a precizat că rezultatele ar putea fi testate cu viitoare observatoare precum LISA, misiune spațială a Agenției Spațiale Europene programată pentru lansare în jurul anului 2035, și Square Kilometre Array Observatory, un radiotelescop uriaș aflat în construcție în Australia și Africa de Sud. Acesta din urmă ar putea detecta undele prin variații mici în momentul sosirii semnalelor de la pulsari îndepărtați.

Un domeniu în care neutrinii revin în atenție

Neutrinii au fost în ultimele zile și subiectul altor articole Semnal, printre care un neutrin de 220 PeV care ar putea veni din a cincea dimensiune. Redacția a scris și despre faptul că neutrinii pot transforma mai multe stele în găuri negre.

DistribuieFacebookXWhatsApp

Articole înrudite

Comentarii

Nu există comentarii la acest articol.