Glavni Novice Skrivnostni udarec tik po velikem poku je morda ustvaril temno snov

Skrivnostni udarec tik po velikem poku je morda ustvaril temno snov

Umetnik

Nove raziskave kažejo, da je skrivnostni 'udarec' v zgodnjem vesolju morda povzročil nastanek temne snovi. (Zasluge za sliko: MARK GARLICK/ZNANSTVENA KNJIŽNICA FOTOGRAFIJ prek Getty Images)

Ena od dolgotrajnih skrivnosti vesolja je, zakaj sploh kaj obstaja.

To je zato, ker bi se morali v današnjem vesolju materija in njena dvojna antimaterija oblikovati v enakih količinah, nato pa bi se ti dve nasprotno nabiti vrsti snovi ob stiku uničili. Torej bi morala vsa snov v vesolju izginiti takoj, ko je nastala, in se razveljaviti ob stiku s svojo antimaterijsko dvojnico.

A to se ni zgodilo. Zdaj nove raziskave domnevajo, da je na začetku vesolja prišlo do skrivnostnega 'udarca', ki je proizvedel več snovi kot antimaterije, kar je povzročilo današnje neravnovesje. In to neravnovesje je morda vodilo tudi do nastankatemna snov, skrivnostna snov, ki vleče nase vse drugo, vendar ne deluje s svetlobo.

Sorodno: 11 največjih neodgovorjenih vprašanj o temni snovi

Naključje ali zarota?

Ne vemo, kaj je temna snov, vendar je zagotovo tam zunaj. Sestavlja približno 80 % vse snovi v vesolju in daleč odtehta zvezde, galaksije, prah in plin, ki jih lahko vidimo.

In čeprav je temna snov zagotovo težka kategorija v našem vesolju, nenavadno ni tako zelo prevladujoč dejavnik. Običajno v fiziki, ko en proces prevladuje nad interakcijo, ta resnično prevzame. Če ne pride v poštev druga fizika, redko prideta do ravnovesja dveh tekmovalnih sil. Na primer, ko silegravitacijain elektromagnetizem tekmovati znotraj velikanske zvezde, sčasoma vedno zmaga gravitacija in zvezda se zruši. Dejstvo, da je temna snov 80 % mase v vesolju - in ne 99,99999 % - in navadna snov 20 % v nasprotju z nič, se zdi fizikom čudno. Delitev 80/20 se ne zdi niti, ko gre, na primer, za delitev loto dobitkov, a za astronoma sta zneska praktično enaka.

Sorodno: 12 najbolj nenavadnih predmetov v vesolju

Težavo otežuje to, da, kolikor vemo, nastajanje običajne snovi in ​​temne snovi ni imelo prav nič opraviti druga z drugo. Nimamo pojma, kako je temna snov nastala v zgodnjem vesolju, a karkoli je že bilo, je trenutno zunaj meja znane fizike.

In redna zadeva? To je čisto drug kotliček delcev. V izjemno zgodnjem vesolju (ko je bilo staro sekundo) fiziki domnevajo, da je bila običajna snov v popolnem ravnovesju z antimaterijo (ki je enaka običajni snovi, vendar z nasprotnim električnim nabojem). Sumimo, da se je to celo razdelilo, ker vidimo, da se tovrstna simetrija danes izvaja v naših trkalnikih delcev, ki lahko posnemajo ekstremne razmere zgodnjega vesolja: če imate visokoenergijsko reakcijo, ki ustvarja navadno snov, ima enake možnosti, da namesto tega ustvarja antimaterijo.

Toda v nekem trenutku (nismo povsem prepričani, kdaj, vendar se je to najverjetneje zgodilo, ko je bilo vesolje staro manj kot minuto) se je ravnotežje med snovjo in antimaterijo premaknilo in navadna snov je preplavila vesolje, antimaterijo pa potisnila v temo.

Torej, na eni strani imamo ogromen dogodek, ki je porušil simetrijo, kar je privedlo do zmage navadne snovi nad antimaterijo. Po drugi strani pa imamo popolnoma skrivnosten dogodek, ki je privedel do tega, da je temna snov postala prevladujoča - vendar ne super prevladujoča - oblika snovi v vesolju. Morda sta ta dva procesa povezana in rojstvotemna snovje bila povezana z zmago materije nad antimaterijo, predlaga nova študija.

Rudarstvo za goldstone

V študiji, objavljeni na spletu 29. decembra 2020 v zbirki podatkov za prednatis arXiv in še ni strokovno pregledan, raziskovalci to trdijo tako, da se zanašajo na nekaj, kar se imenuje simetrija barionskega števila. Barioni so vsi delci, sestavljeni iz kvarkov (kot so protoni in nevtroni). Thesimetrijapreprosto navaja, da mora biti število barionov, ki vstopijo v interakcijo, enako številu, ki iz nje izstopijo. (Dovoljeno jim je spreminjanje identitete, vendar mora biti skupno število enako.) Enaka simetrija velja za reakcije, ki vključujejo antikvarke.

Sorodno: 7 čudnih dejstev o kvarkih

Ta simetrija vlada v vseh naših poskusih v današnjem vesolju, vendar je morala biti kršena v zgodnjem kozmosu - tako smo na koncu imeli več snovi kot antimaterije.

In v fiziki se vsakič, ko se poruši simetrija narave, pojavi nova vrsta delcev, znana kot 'Goldstonov bozon', ki povzroči zlom simetrije. (V sodobnem vesolju je na primer pion neke vrste Goldstonov bozon, ki se pojavi, ko se poruši simetrija močne jedrske sile.)

Morda je temna snov nekakšen Goldstonov bozon, povezan z zlomom simetrije barionskega števila v zgodnjem kozmosu, predlaga študija.

Brcanje pločevinke

Raziskovalci, ki stojijo za to idejo, jo imenujejo 'brca'. Barionska številčna simetrija v naših poskusih ni nikoli porušena, vendar se je moralo v zgodnjem vesolju zgoditi nekaj vznemirljivega. To je bil nasilen, a kratek dogodek, ki je uničil skoraj vso antimaterijo. In ne glede na to, kakšna eksotična mešanica pogojev se je zgodila, se je simetrija barionskega števila zlomila, kar je omogočilo pojav novega Goldstoneovega bozona.

Torej, razmišljanje gre, med tem edinstvenim dogodkom je bilo vesolje preplavljeno z delci temne snovi. Toda potem so se končali kakršni koli pogoji, ki so privedli do zloma simetrije, in vesolje se je vrnilo v normalno stanje. Takrat pa je bilo že prepozno; temna snov - in vsa ostala snov - je ostala.

Torej po tisti prvi epski minuti zgodovine vesolja, ko se je v vesolje vrnila simetrija, je bila temna snov potisnjena v sence, da nikoli več ne pride v interakcijo z običajno snovjo.

In razlog, da obstaja (zelo približno) enaka količina temne snovi in ​​običajne snovi, je, da sta bili povezani, trdi študija. Novi model ne predvideva natančne delitve 80/20 med temno in normalno snovjo. Vendar nakazuje, da je razlog, da sta temna in normalna snov v približno enakem ravnovesju, ta, da izvirata iz istega dogodka.

To je zelo čista in zanimiva ideja, vendar še vedno ne pojasnjuje natančno, kako je prišlo do zgodnjega zloma simetrije. Ampak to je za drug papir.

Zanimivi Članki