Inflationen sträckte det initiala mikroskopiska universum till en makroskopisk storlek och förvandlade den kosmiska energin till materia. Dock, det skapade sannolikt lika mycket materia och anti-materia som förutsäger fullständigt förintelse av vårt universum. Författarna diskuterar möjligheten att en fasövergång efter inflationen ledde till en liten obalans mellan mängden materia och anti-materia, så att någon materia kunde överleva en nästan fullständig förintelse. En sådan fasövergång leder sannolikt till ett nätverk av "gummiband" -liknande föremål som kallas kosmiska strängar, som skulle producera krusningar av rymdtid som kallas gravitationella vågor. Dessa förökande vågor kan ta sig igenom det heta och täta universum och nå oss idag, 13,8 miljarder år efter fasövergången. Sådana gravitationella vågor kan med största sannolikhet upptäckas genom nuvarande och framtida experiment. (Ursprunglig kredit:R. Hurt/Caltech-JPL, NASA, och ESA. Upphovsman:Kavli IPMU - Kavli IPMU modifierade denna siffra baserat på bilden krediterad av R.Hurt/Caltech -JPL, NASA, och ESA)
Nyligen upptäckta krusningar av rymdtid som kallas gravitationella vågor kan innehålla bevis för att bevisa teorin om att livet överlevde Big Bang på grund av en fasövergång som gjorde det möjligt för neutrino partiklar att byta om materia och anti-materia, förklarar en ny studie av ett internationellt team av forskare.
Hur vi räddades från en fullständig förintelse är inte en fråga i science fiction eller en Hollywoodfilm. Enligt Big Bang -teorin om modern kosmologi, materia skapades med lika mycket anti-materia. Om det hade stannat så materia och anti-materia borde så småningom ha mötts och förintat en till en, som leder till en fullständig förintelse.
Men vår existens motsäger denna teori. För att övervinna en fullständig förintelse, universum måste ha förvandlat en liten mängd antimateria till materia som skapat en obalans mellan dem. Den obalans som behövs är bara en del på en miljard. Men det har förblivit ett fullständigt mysterium när och hur obalansen skapades.
"Universum blir ogenomskinligt för ljus när vi ser tillbaka till ungefär en miljon år efter dess födelse. Detta ställer den grundläggande frågan om" varför är vi här? " svårt att svara, "säger pappers medförfattare Jeff Dror, postdoktor vid University of California, Berkeley, och fysikforskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory.
Eftersom materia och anti-materia har motsatta elektriska laddningar, de kan inte vända sig till varandra, om de inte är elektriska neutrala. Neutrinoer är de enda elektriska partiklar i neutral materia vi känner till, och de är den starkaste utmanaren att göra detta jobb. En teori som många forskare stöder är att universum genomgick en fasövergång för att neutrinoer skulle kunna byta om materia och antimateria.
"En fasövergång är som kokande vatten till ånga, eller kylvatten till is. Materiets beteende förändras vid specifika temperaturer som kallas kritisk temperatur. När en viss metall kyls till en låg temperatur, det tappar elektriskt motstånd helt genom en fasövergång, bli en superledare. Det är grunden för Magnetic Resonance Imaging (MRI) för cancerdiagnos eller maglev -teknik som flyter ett tåg så att det kan köra 300 miles i timmen utan att orsaka yrsel. Precis som en superledare, fasövergången i det tidiga universum kan ha skapat ett mycket tunt rör av magnetfält som kallas kosmiska strängar, "förklarar papperets medförfattare Hitoshi Murayama, MacAdams professor i fysik vid University of California, Berkeley, Huvudutredare vid Kavli -institutet för universums fysik och matematik, University of Tokyo, och senior fakultetsvetare vid Lawrence Berkeley National Laboratory.
Dror och Murayama ingår i ett team av forskare från Japan, USA och Kanada som tror att de kosmiska strängarna sedan försöker förenkla sig själva, som leder till liten vingling av rymdtid som kallas gravitationella vågor. Dessa kan upptäckas av framtida rymdburna observatorier som LISA, BBO (European Space Agency) eller DECIGO (Japanese Astronautical Exploration Agency) för nästan alla möjliga kritiska temperaturer.
"Den senaste tidens upptäckt av gravitationella vågor öppnar ett nytt tillfälle att se tillbaka till en tid, eftersom universum är genomskinligt för gravitationen hela vägen tillbaka till början. När universum kunde ha varit en biljon till en kvadrilljon gånger varmare än den hetaste platsen i universum idag, neutrinoer kommer sannolikt att ha betett sig precis som vi behöver för att säkerställa vår överlevnad. Vi visade att de förmodligen också lämnade efter sig en bakgrund av detekterbara gravitationskrusningar för att meddela oss, "säger pappers medförfattare Graham White, en postdoktor på TRIUMF.
"Kosmiska strängar var tidigare populära som ett sätt att skapa små variationer i massdensiteter som så småningom blev stjärnor och galaxer, men den dog eftersom ny data utesluter denna idé. Nu med vårt arbete, tanken kommer tillbaka av en annan anledning. Det här är spännande! "Säger Takashi Hiramatsu, en postdoktor vid Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo, som driver Japans gravitationsvågdetektor KAGRA och Hyper-Kamiokande-experiment.
"Gravitationsvåg från kosmiska strängar har ett spektrum som skiljer sig mycket från astrofysiska källor som sammanslagning av svarta hål. Det är ganska troligt att vi kommer att vara helt övertygade om att källan verkligen är kosmiska strängar, "säger Kazunori Kohri, Docent vid High Energy Accelerator Research Organization Theory Center i Japan.
"Det skulle vara riktigt spännande att lära sig varför vi överhuvudtaget finns, "säger Murayama." Detta är den yttersta frågan inom vetenskapen. "
Tidningen publicerades som ett redaktörsförslag i Fysiska granskningsbrev online den 28 januari, 2020.
