En ny undersøgelse kan hjælpe med at besvare et af universets største mysterier: Hvorfor er der mere stof end antimateriale? Dette svar kunne på sin side forklare, hvorfor alt fra atomer til sorte huller findes.
For milliarder af år siden, kort efter Big Bang, strakte den kosmiske inflation det lille frø af vores univers og omdannede energi til stof. Fysikere mener, at inflation oprindeligt skabte den samme mængde stof og antimaterie, som udsletter hinanden ved kontakt. Men så skete der noget, der vippede skalaerne til fordel for materien, så alt, hvad vi kan se og røre, kom i eksistens - og en ny undersøgelse antyder, at forklaringen er skjult i meget lette krusninger i rummet.
"Hvis du bare starter med en lige komponent af stof og antimateriale, ville du bare ende med at have intet," fordi antimateriale og stof har lige men modsat gebyr, sagde hovedundersøgelsesforfatter Jeff Dror, en postdoktorisk forsker ved University of California , Berkeley og fysikforsker ved Lawrence Berkeley National Laboratory. "Alt ville bare udslette."
Det er klart, at alt ødelagde ikke, men forskere er usikre på, hvorfor. Svaret kan involvere meget mærkelige elementære partikler kendt som neutrinoer, som ikke har elektrisk ladning og kan fungere som enten stof eller antimaterie.
En idé er, at omkring en million år efter Big Bang, afkølet universet og gennemgik en faseovergang, en hændelse svarende til, hvordan kogende vand omdanner væske til gas. Denne faseændring fik forfaldne neutrinoer til at skabe mere stof end antimaterie af en "lille, lille mængde," sagde Dror. Men "der er ingen meget enkle måder - eller næsten nogen måder - at undersøge og forstå, om det faktisk skete i det tidlige univers."
Men Dror og hans team, gennem teoretiske modeller og beregninger, regnede ud for en måde, vi muligvis kunne se denne faseovergang på. De foreslog, at ændringen ville have skabt ekstremt lange og ekstremt tynde energitråde kaldet "kosmiske strenge", der stadig gennemtrænger universet.
Dror og hans team indså, at disse kosmiske strenge sandsynligvis ville skabe meget lette krusninger i rummet kaldet tyngdepunktbølger. Registrer disse gravitationsbølger, og vi kan finde ud af, om denne teori er sand.
De stærkeste gravitationsbølger i vores univers forekommer, når der sker en supernova eller stjerneeksplosion; når to store stjerner kredser om hinanden; eller når to sorte huller smelter sammen, ifølge NASA. Men de foreslåede gravitationsbølger forårsaget af kosmiske strenge ville være meget tyndere end dem, vores instrumenter har opdaget før.
Men når teamet modellerede denne hypotetiske faseovergang under forskellige temperaturforhold, der kunne have fundet sted under denne faseovergang, gjorde de en opmuntrende opdagelse: I alle tilfælde ville kosmiske strenge skabe tyngdekraftsbølger, som kunne påvises af fremtidige observatorier, såsom Det europæiske rumfartsagenturs laserinterferometer rumantenne (LISA) og foreslået Big Bang Observer og det japanske rumfartsundersøgelsesagenturs Deci-hertz interferometer gravitationsbølgeobservatorium (DECIGO).
"Hvis disse strenge produceres ved tilstrækkelig høje energiskalaer, producerer de faktisk tyngdekraftsbølger, der kan påvises af planlagte observatorier," fortalte Tanmay Vachaspati, en teoretisk fysiker ved Arizona State University, der ikke var en del af studiet, til Live Science.
Resultaterne blev offentliggjort 28. januar i tidsskriftet Physical Review Letters.
Redaktørens note: Denne historie blev opdateret for at korrigere de organisationer, der er ansvarlige for LISA. Det drives af Det Europæiske Rumorganisation, ikke NASA, som er en samarbejdspartner om projektet.
