Natuurkundigen van de Universiteit van Texas in Austin hebben een antwoord bedacht op een van de meest verwarrende vragen in de natuurkunde:waarom is er nog reguliere materie in het universum?

Hun antwoord is dat een hypothetisch deeltje, het axion genaamd, niet zo zwaar was als eerder werd gedacht. Lichtere axionen zouden als minder katalysator fungeren, waardoor meer materie het vroege universum zou kunnen overleven. "De reden dat we materie in het universum hebben, heeft te maken met een of ander exotisch verval van dit axionachtige deeltje", zegt Peter Graham, assistent-professor natuurkunde aan de Universiteit van Texas in Austin. "Onze berekening was dat het axion net licht genoeg was om een ​​klein beetje van dit verval te produceren en voldoende materie te laten overleven."

Axionen zijn hypothetische elementaire deeltjes waarvan werd voorspeld dat ze zouden bestaan ​​als een oplossing voor het sterke CP-probleem, wat een theoretische puzzel is over waarom er geen elektrisch dipoolmoment is in neutronen. De Peccei-Quinn-theorie biedt een antwoord en suggereert dat axionen bestaan ​​en erg zwaar waren in het vroege universum, en fungeerden als katalysatoren om materie in energie om te zetten.

Nadat het heelal was afgekoeld, zouden sommige axionen vergaan en de materie vrijgeven die uiteindelijk sterren en sterrenstelsels zou vormen. Als de axionen echter erg zwaar zouden zijn geweest, zou er niet genoeg van deze materie zijn vrijgekomen, wat betekent dat er vandaag de dag waarschijnlijk niet genoeg materie meer zou zijn om sterren en sterrenstelsels te vormen.

Uit het werk van het team van de Universiteit van Texas bleek dat axionen waarschijnlijk precies de juiste massa hadden om als katalysator te fungeren, maar niet zozeer om materie te vernietigen. Ze gebruikten gegevens van de Large Hadron Collider, die sinds 2009 informatie over het heelal verzamelt, en gegevens van astrofysische waarnemingen van axionen.

Graham en zijn collega's toonden aan dat de axion die het sterke CP-probleem oplost, de huidige experimentele grenzen niet schendt. Ze stelden ook een nieuwe manier voor om het axiondeeltje te detecteren.

"De volgende ontdekkingsgrens zal waarschijnlijk de zoektocht naar deze axionen omvatten," zei Graham. "We zouden op jacht zijn naar de bron van de materie."

Het artikel werd gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters.