To af de største gennembrud inden for fysik i løbet af det sidste årti er opdagelsen af, at piskede subatomære partikler kaldet neutrinoer faktisk har en lille mængde masse, og opdagelsen af, at udvidelsen af universet faktisk optager hastigheden.
Nu antyder tre fysikere fra University of Washington, at de to opdagelser er integreret forbundet gennem et af universets underligste træk, mørk energi, en forbindelse, som de siger kunne være forårsaget af en tidligere ikke anerkendt subatomisk partikel, de kalder "acceleron."
Mørk energi var ubetydelig i det tidlige univers, men nu tegner det sig for omkring 70 procent af kosmos. At forstå fænomenet kan hjælpe med at forklare, hvorfor universet en lang tid i fremtiden vil udvide sig så meget, at ingen andre stjerner eller galakser vil være synlige på vores nattehimmel, og i sidste ende kan det hjælpe forskere med at skelne mellem, om universets udvidelse vil fortsætte på ubestemt tid.
I denne nye teori er neutrinoer påvirket af en ny kraft som følge af deres interaktion med acceleroner. Mørk energi resulterer, når universet prøver at trække neutrinoer fra hinanden, hvilket giver en spænding som den i strakt gummibånd, sagde Ann Nelson, en UW-fysikprofessor. Denne spænding bringer udbygningen af universet, sagde hun.
Neutrinoer er skabt af billionerne i atomovne fra stjerner som vores sol. De streamer gennem universet, og milliarder passerer gennem al materie, inklusive mennesker, hvert sekund. Udover en mindre masse har de ingen elektrisk ladning, hvilket betyder, at de interagerer meget lidt, hvis overhovedet, med de materialer, de passerer.
Men samspillet mellem accelerationer og anden stof er endnu svagere, sagde Nelson, og det er grunden til, at disse partikler endnu ikke er blevet set af sofistikerede detektorer. I den nye teori udviser acceleroner imidlertid en kraft, der kan påvirke neutrinoer, en styrke, hun mener kan opdages ved en række neutrino-eksperimenter, der allerede opererer rundt om i verden.
”Der er mange modeller af mørk energi, men testene er for det meste begrænset til kosmologi, især til måling af universets udvidelseshastighed. Fordi dette involverer at observere meget fjerne objekter, er det meget vanskeligt at foretage en sådan måling nøjagtigt, ”sagde Nelson.
”Dette er den eneste model, der giver os en meningsfuld måde at udføre eksperimenter på jorden for at finde den kraft, der giver anledning til mørk energi. Vi kan gøre dette ved hjælp af eksisterende neutrino-eksperimenter. ”
Den nye teori er avanceret i en artikel af Nelson; David Kaplan, også UW-fysikprofessor; og Neal Weiner, en UW-forskningsassistent i fysik. Deres arbejde, delvis støttet af et tilskud fra U.S. Department of Energy, er detaljeret i et papir, der er accepteret til offentliggørelse i en kommende udgave af Physical Review Letters, et tidsskrift for American Physical Society.
Forskerne siger, at en neutrinos masse faktisk kan ændre sig i henhold til miljøet, gennem hvilken den passerer, på samme måde som lysets udseende ændrer sig afhængigt af om det rejser gennem luft, vand eller et prisme. Det betyder, at neutrino detektorer kan komme med noget forskellige fund, afhængigt af hvor de er, og hvad der omgiver dem.
Men hvis neutrinoer er en komponent i mørk energi, tyder det på eksistensen af en styrke, der ville forene anomalier mellem de forskellige eksperimenter, sagde Nelson. Eksistensen af denne styrke, der består af både neutrinoer og accelerationer, vil fortsat brænde universets udvidelse, sagde hun.
Fysikere har forfulgt beviser, der kan fortælle, om universet vil fortsætte med at udvide sig på ubestemt tid eller pludselig stoppe og kollapse på sig selv i en såkaldt "stor knas." Mens den nye teori ikke foreskriver en "stor knas," sagde Nelson, betyder det, at udvidelsen på et tidspunkt vil stoppe med at blive hurtigere.
”I vores teori ville neutrinoerne til sidst komme for langt fra hinanden og blive for massiv til at blive påvirket af virkningen af mørk energi mere, så accelerationen af ekspansionen skulle stoppe,” sagde hun. "Universet kunne fortsætte med at ekspandere, men i en stadig faldende hastighed."
Original kilde: University of Washington News Release
