Tin tức Khoa học Skynet

Các hạt nhỏ nhất trong vũ trụ của chúng ta đã cứu chúng ta khỏi sự hủy diệt hoàn toàn

Ngày:
Th2 04, 2020
Tóm tắt:

Một sóng hấp dẫn có thể chứa bằng chứng để chứng minh rằng các hạt neutrino đã xáo trộn lại vật chất và chống vật chất, giải thích một nghiên cứu mới.

Chia sẻ:
BÀI VIẾT ĐẦY ĐỦ

Một gợn sóng không thời gian được phát hiện gần đây gọi là sóng hấp dẫn có thể chứa bằng chứng chứng minh giả thuyết rằng sự sống còn tồn tại của Vụ nổ lớn do sự chuyển pha cho phép các hạt neutrino cải tổ vật chất và chống vật chất, giải thích một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế.

Làm thế nào chúng ta được cứu khỏi sự hủy diệt hoàn toàn không phải là một câu hỏi trong khoa học viễn tưởng hay phim Hollywood. Theo lý thuyết vũ trụ hiện đại của Big Bang, vật chất được tạo ra với lượng phản vật chất tương đương. Nếu nó cứ như vậy, vật chất và phản vật chất cuối cùng đã gặp nhau và tiêu diệt từng thứ một dẫn đến sự hủy diệt hoàn toàn.

Nhưng sự tồn tại của chúng ta mâu thuẫn với lý thuyết này. Để vượt qua sự hủy diệt hoàn toàn, Vũ trụ phải biến một lượng nhỏ vật chất thành phản vật chất tạo ra sự mất cân bằng giữa chúng. Sự mất cân bằng cần thiết chỉ là một phần trong một tỷ. Nhưng nó vẫn còn là một bí ẩn hoàn toàn khi và sự mất cân bằng được tạo ra như thế nào.

“Vũ trụ trở nên mờ đục khi chúng ta nhìn lại khoảng một triệu năm sau khi nó ra đời. Điều này đặt ra câu hỏi cơ bản là ‘tại sao chúng ta lại ở đây?’ khó trả lời, “đồng tác giả giấy Jeff Dror, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học California, Berkeley, và nhà nghiên cứu vật lý tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley nói.

Vì vật chất và phản vật chất có điện tích trái dấu, chúng không thể biến thành nhau trừ khi chúng là điện trung tính. Neutrino là các hạt vật chất trung tính điện duy nhất mà chúng ta biết, và chúng là ứng cử viên mạnh nhất để thực hiện công việc này. Một lý thuyết mà nhiều nhà nghiên cứu ủng hộ là Vũ trụ đã trải qua giai đoạn chuyển tiếp để neutrino có thể cải tổ vật chất và chống vật chất.

Hình 1: Lạm phát kéo dài Vũ trụ vi mô ban đầu đến kích thước vĩ mô và biến năng lượng vũ trụ thành vật chất. Tuy nhiên, nó có khả năng tạo ra một lượng vật chất và chống vật chất tương đương dự đoán sự hủy diệt hoàn toàn vũ trụ của chúng ta. Các tác giả thảo luận về khả năng một giai đoạn chuyển tiếp sau lạm phát dẫn đến sự mất cân bằng nhỏ giữa lượng vật chất và phản vật chất, để một số vật chất có thể sống sót sau sự hủy diệt gần như hoàn toàn. Sự chuyển pha như vậy có khả năng dẫn đến một mạng lưới các vật thể giống như "dải cao su" được gọi là các chuỗi vũ trụ, sẽ tạo ra những gợn sóng của không gian thời gian gọi là sóng hấp dẫn. Những làn sóng lan truyền này có thể đi qua Vũ trụ nóng và dày đặc và đến với chúng ta ngày hôm nay, 13,8 tỷ năm sau khi chuyển pha. Sóng hấp dẫn như vậy rất có thể được phát hiện bởi các thí nghiệm hiện tại và tương lai. (Tín dụng gốc: R. Hurt / Caltech-JPL, NASA và ESA Tín dụng: Kavli IPMU - Kavli IPMU đã sửa đổi con số này dựa trên hình ảnh được ghi nhận bởi R.Hurt / Caltech-JPL, NASA và ESA)
Hình 1: Lạm phát kéo dài Vũ trụ vi mô ban đầu đến kích thước vĩ mô và biến năng lượng vũ trụ thành vật chất. Tuy nhiên, nó có khả năng tạo ra một lượng vật chất và chống vật chất tương đương dự đoán sự hủy diệt hoàn toàn vũ trụ của chúng ta. Các tác giả thảo luận về khả năng một giai đoạn chuyển tiếp sau lạm phát dẫn đến sự mất cân bằng nhỏ giữa lượng vật chất và phản vật chất, để một số vật chất có thể sống sót sau sự hủy diệt gần như hoàn toàn. Sự chuyển pha như vậy có khả năng dẫn đến một mạng lưới các vật thể giống như “dải cao su” được gọi là các chuỗi vũ trụ, sẽ tạo ra những gợn sóng của không gian thời gian gọi là sóng hấp dẫn. Những làn sóng lan truyền này có thể đi qua Vũ trụ nóng và dày đặc và đến với chúng ta ngày hôm nay, 13,8 tỷ năm sau khi chuyển pha. Sóng hấp dẫn như vậy rất có thể được phát hiện bởi các thí nghiệm hiện tại và tương lai. (Tín dụng gốc: R. Hurt / Caltech-JPL, NASA và ESA
Tín dụng: Kavli IPMU – Kavli IPMU đã sửa đổi con số này dựa trên hình ảnh được ghi nhận bởi R.Hurt / Caltech-JPL, NASA và ESA)

“Sự chuyển pha giống như nước sôi thành hơi, hoặc nước làm lạnh thành nước đá. Hành vi của vật chất thay đổi ở nhiệt độ cụ thể gọi là nhiệt độ tới hạn. Khi một kim loại nào đó được làm lạnh đến nhiệt độ thấp, nó sẽ mất hoàn toàn điện trở khi chuyển pha, trở thành một chất siêu dẫn. nó là cơ sở của Magnetic Resonance Imaging (MRI) để chẩn đoán ung thư hoặc công nghệ Maglev trôi nổi một chuyến tàu để nó có thể chạy ở 300 dặm một giờ mà không gây chóng mặt. Cũng giống như một chất siêu dẫn, quá trình chuyển đổi giai đoạn vào đầu Vũ trụ có thể đã tạo ra một ống từ trường rất mỏng gọi là dây vũ trụ “, đồng tác giả giấy Hitoshi Murayama, Giáo sư Vật lý MacAdams tại Đại học California, Berkeley, Điều tra viên chính của Viện Vật lý và Toán học Kavli giải thích ,Đại học Tokyo, và nhà khoa học cao cấp tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley.

Dror và Murayama là một phần của một nhóm các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản, Mỹ và Canada, những người tin rằng các chuỗi vũ trụ sau đó cố gắng đơn giản hóa bản thân dẫn đến sự chao đảo nhỏ của không thời gian gọi là sóng hấp dẫn. Chúng có thể được phát hiện bởi các đài quan sát vũ trụ trong tương lai như LISA, BBO (Cơ quan Vũ trụ Châu Âu) hoặc DECIGO (Cơ quan Thám hiểm Hàng không Nhật Bản) trong gần như tất cả các nhiệt độ quan trọng có thể.

Phát hiện gần đây về sóng hấp dẫn mở ra một cơ hội mới để nhìn xa hơn về thời gian, vì Vũ trụ trong suốt đối với lực hấp dẫn trở lại từ đầu. Khi Vũ trụ có thể nóng hơn một nghìn tỷ đến một triệu lần so với Đồng tác giả nóng nhất trong vũ trụ ngày nay, neutrino có khả năng đã hành xử theo cách chúng ta yêu cầu để đảm bảo sự tồn tại của chúng ta. Các nhà khoa học đã chứng minh rằng có lẽ họ cũng đã để lại một nền tảng của những gợn sóng hấp dẫn có thể phát hiện được để cho chúng ta biết.

Các chuỗi vũ trụ từng được sử dụng phổ biến như một cách tạo ra các biến thể nhỏ trong mật độ khối lượng cuối cùng trở thành sao và thiên hà, nhưng nó đã chết vì dữ liệu gần đây loại trừ ý tưởng này. Bây giờ với công việc của nhóm nghiên cứu với ý tưởng này quay trở lại vì một lý do khác thú vị!.

“Sóng hấp dẫn từ các chuỗi vũ trụ có phổ rất khác với các nguồn vật lý thiên văn như sáp nhập các lỗ đen. Điều khá hợp lý là chúng ta sẽ hoàn toàn tin rằng nguồn thực sự là các chuỗi vũ trụ”, Kazunori Kohri, Phó giáo sư tại Máy gia tốc năng lượng cao nói. Trung tâm nghiên cứu lý thuyết tổ chức tại Nhật Bản.

“Sẽ rất thú vị khi tìm hiểu lý do tại sao chúng ta tồn tại,” Murayama nói. “Đây là câu hỏi cuối cùng trong khoa học.”


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện Vật lý và Toán học của Kavli . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Jeff A. Dror, Takashi Hiramatsu, Kazunori Kohri, Hitoshi Murayama, Graham White. Kiểm tra cơ chế Seesaw và Leptogenesis với sóng hấp dẫn . Thư đánh giá vật lý , 2020; 124 (4) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.041804

Bài viết liên quan

Bài viết mới