Para ilmuwan percaya bahwa mereka telah memecahkan salah satu masalah tertua di alam semesta

Ini adalah salah satu masalah tertua di alam semesta: karena materi dan antimateri saling memusnahkan saat kontak, dan kedua bentuk materi ada pada saat Big Bang, mengapa ada alam semesta yang terutama terdiri dari materi dan bukannya tidak ada sama sekali? Ke mana perginya semua antimateri?

“Fakta bahwa alam semesta kita saat ini didominasi oleh materi tetap menjadi salah satu misteri fisika modern yang paling membingungkan dan bertahan lama,” kata Yano Koi, profesor fisika dan astronomi di Riverside, UCLA. dalam situasi saat ini Saya membagikannya minggu ini. “Ketidakseimbangan atau asimetri halus antara materi dan antimateri di alam semesta awal diperlukan untuk mencapai dominasi materi saat ini, tetapi tidak dapat dicapai dalam kerangka fisika fundamental yang diketahui.”

Ada teori yang dapat menjawab pertanyaan ini, tetapi sangat sulit untuk mengujinya menggunakan eksperimen laboratorium. Saat ini kertas baru Diterbitkan Kamis di majalah pesan ulasan fisikDr. Cui dan rekan penulisnya, Zhong-Zhi Xianyu, asisten profesor fisika di Universitas Tsinghua, China, menjelaskan bahwa mereka mungkin telah bekerja untuk menggunakan sisa-sisa Big Bang itu sendiri untuk melakukan percobaan.

Teori yang ingin dieksplorasi oleh Dr. Tsui dan Chung-Chi dikenal sebagai pembentukan leptogen, sebuah proses yang melibatkan peluruhan partikel yang dapat menyebabkan asimetri antara materi dan antimateri di alam semesta awal. Dengan kata lain, asimetri dalam jenis partikel elementer tertentu pada saat-saat awal alam semesta dapat tumbuh seiring waktu dan melalui lebih banyak interaksi partikel menjadi asimetri antara materi dan antimateri yang memungkinkan alam semesta seperti yang kita kenal – dan kehidupan -.

“Pembentukan leptogen adalah salah satu mekanisme paling menarik yang menghasilkan asimetri materi-antimateri,” kata Dr. Cui dalam sebuah pernyataan. “Ini melibatkan partikel fundamental baru, neutrino tangan kanan.”

Dr Coy menambahkan bahwa menghasilkan neutrino tangan kanan membutuhkan lebih banyak energi daripada yang dapat dihasilkan dalam tabrakan partikel di Bumi.

“Menguji pembentukan leptogen hampir tidak mungkin, karena massa neutrino tangan kanan biasanya dalam jumlah besar yang melebihi kapasitas Collider terbesar yang pernah dibuat, Large Hadron Collider,” katanya.

Pandangan Dr. Koi dan rekan penulisnya adalah bahwa para ilmuwan mungkin tidak perlu membuat penumbuk partikel yang lebih kuat, karena kondisi yang ingin mereka ciptakan dalam eksperimen semacam itu sudah ada di beberapa bagian alam semesta awal. Periode inflasi, era ekspansi ruang dan waktu eksponensial yang sama yang berlangsung selama milidetik setelah Big Bang, ….

“Inflasi kosmik telah menyediakan lingkungan yang sangat energik, memungkinkan produksi partikel berat baru selain interaksi mereka,” kata Dr. Coy. “Alam semesta yang mengalami inflasi berperilaku seperti penumbuk kosmik, kecuali bahwa energinya mencapai 10 miliar kali lebih besar daripada penumbuk buatan manusia mana pun.”

Selain itu, hasil eksperimen Cosmic Collider alami ini dapat dipertahankan hari ini dalam distribusi galaksi, serta latar belakang gelombang mikro kosmik, sisa-sisa Big Bang dari mana para astrofisikawan telah menarik banyak pemahaman mereka saat ini tentang evolusi alam semesta. . .

“Secara khusus, kami menunjukkan bahwa prasyarat untuk generasi asimetri, termasuk interaksi dan massa neutrino kanan, yang merupakan pemain kunci di sini, dapat meninggalkan jejak yang berbeda dalam statistik distribusi spasial galaksi atau latar belakang gelombang mikro kosmik, ” kata Dr. Membuat pengukuran ini, bagaimanapun, masih harus dilakukan, tambahnya. “Pengamatan astrofisika yang diharapkan di tahun-tahun mendatang dapat mendeteksi sinyal seperti itu dan mengungkapkan asal usul materi kosmik.”