Onlangs ontdekte rimpelingen van ruimtetijd, zwaartekrachtgolven genaamd, kunnen bewijs bevatten om de theorie te bewijzen dat het leven de oerknal heeft overleefd vanwege een faseovergang waardoor neutrinodeeltjes materie en antimaterie konden herschikken, verklaart een nieuwe studie van een internationaal team van onderzoekers.

Hoe we zijn gered van een complete vernietiging is geen vraag in sciencefiction of een Hollywood-film. Volgens de oerknaltheorie van de moderne kosmologie, materie is gemaakt met een gelijke hoeveelheid antimaterie. Als het daarbij was gebleven, materie en antimaterie zouden elkaar uiteindelijk één op één moeten hebben ontmoet en vernietigd, leidend tot een volledige vernietiging.

Maar ons bestaan ​​is in tegenspraak met deze theorie. Om een ​​volledige vernietiging te overwinnen, het universum moet een kleine hoeveelheid anti-materie in materie hebben veranderd, waardoor er een onbalans tussen hen is ontstaan. De benodigde onbalans is slechts een deel van een miljard. Maar het is een compleet mysterie gebleven wanneer en hoe de onbalans is ontstaan.

"Het heelal wordt ondoorzichtig voor licht als we ongeveer een miljoen jaar na zijn geboorte terugkijken. Dit maakt de fundamentele vraag 'waarom zijn we hier?' moeilijk te beantwoorden, " zegt papier co-auteur Jeff Dror, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Californië, Berkeley, en natuurkundig onderzoeker aan het Lawrence Berkeley National Laboratory.

Aangezien materie en antimaterie tegengestelde elektrische ladingen hebben, ze kunnen niet in elkaar veranderen, tenzij ze elektrisch neutraal zijn. Neutrino's zijn de enige elektrische neutrale materiedeeltjes die we kennen, en zij zijn de sterkste kanshebber om dit werk te doen. Een theorie die veel onderzoekers ondersteunen, is dat het heelal een faseovergang doormaakte, zodat neutrino's materie en antimaterie konden herschikken.

"Een faseovergang is als kokend water naar damp, of koelwater tot ijs. Het gedrag van materie verandert bij specifieke temperaturen die kritische temperatuur worden genoemd. Wanneer een bepaald metaal wordt afgekoeld tot een lage temperatuur, het verliest de elektrische weerstand volledig door een faseovergang, supergeleider worden. Het is de basis van Magnetic Resonance Imaging (MRI) voor de diagnose van kanker of maglev-technologie die een trein laat drijven zodat deze met een snelheid van 500 mijl per uur kan rijden zonder duizeligheid te veroorzaken. Net als een supergeleider, de faseovergang in het vroege heelal heeft mogelijk een zeer dunne buis van magnetische velden gecreëerd die kosmische snaren worden genoemd, " legt co-auteur Hitoshi Murayama uit, MacAdams hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Californië, Berkeley, Hoofdonderzoeker bij het Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Universiteit van Tokio, en senior faculteitswetenschapper aan het Lawrence Berkeley National Laboratory.

Dror en Murayama maken deel uit van een team van onderzoekers uit Japan, VS en Canada die de kosmische snaren geloven, proberen zichzelf dan te vereenvoudigen, in de aanloop naar het kleine wiebelen van de ruimtetijd, zwaartekrachtsgolven genoemd. Deze zouden kunnen worden gedetecteerd door toekomstige ruimteobservatoria zoals LISA, BBO (European Space Agency) of DECIGO (Japanese Astronautical Exploration Agency) voor bijna alle mogelijke kritische temperaturen.

"De recente ontdekking van zwaartekrachtsgolven opent een nieuwe kans om verder terug te kijken naar een tijd, aangezien het heelal helemaal terug naar het begin transparant is voor de zwaartekracht. Toen het heelal misschien een biljoen tot een biljoen keer heter was dan de heetste plek in het heelal vandaag, neutrino's hebben zich waarschijnlijk precies zo gedragen als we nodig hebben om te overleven. We hebben aangetoond dat ze waarschijnlijk ook een achtergrond van detecteerbare zwaartekrachtrimpelingen hebben achtergelaten om ons te laten weten, " zegt mede-auteur Graham White, een postdoctoraal onderzoeker bij TRIUMF.

"Kosmische snaren waren vroeger populair als een manier om kleine variaties in massadichtheid te creëren die uiteindelijk sterren en sterrenstelsels werden, maar het stierf omdat recente gegevens dit idee uitsloten. Nu met ons werk, het idee komt terug om een ​​andere reden. Dit is spannend!" zegt Takashi Hiramatsu, een postdoctoraal onderzoeker aan het Institute for Cosmic Ray Research, Universiteit van Tokio, die de Japanse zwaartekrachtgolfdetector KAGRA en Hyper-Kamiokande-experimenten uitvoert.

"Zwaartekrachtsgolven van kosmische snaren hebben een spectrum dat heel anders is dan astrofysische bronnen zoals het samensmelten van zwarte gaten. Het is vrij aannemelijk dat we er volledig van overtuigd zullen zijn dat de bron inderdaad kosmische snaren is, " zegt Kazunori Kohri, Universitair hoofddocent aan het High Energy Accelerator Research Organization Theory Center in Japan.

"Het zou heel spannend zijn om te ontdekken waarom we überhaupt bestaan, " zegt Murayama. "Dit is de ultieme vraag in de wetenschap."

Het artikel werd gepubliceerd als een suggestie van een redacteur in Fysieke beoordelingsbrieven online op 28 januari, 2020.