Μαζορώνιο, Το Σωματίδιο Κλειδί για τα Μυστήρια της Ύλης και του Σύμπαντος

Μαζορώνιο, Το Σωματίδιο Κλειδί για τα Μυστήρια της Ύλης και του Σύμπαντος. Το Μαζορώνιο (Majoran): Ένα παράξενο σωματίδιο που είναι το ίδιο το αντισωματίδιό του — μπορεί να εξηγήσει τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος, λένε οι επιστήμονες. Στο σύμπαν μας υπάρχει μια σημαντική ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης, αλλά ένα παράξενο σωματίδιο που ονομάζεται «Μαζορώνιο» μπορεί τελικά να εξηγήσει αυτό το φαινόμενο, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Μαζορώνιο, Το Σωματίδιο Κλειδί για τα Μυστήρια της Ύλης και του Σύμπαντος

Μια κρυφή ομάδα «φαντασμάτων-σωματιδίων» θα μπορούσε να εξηγήσει όχι μόνο όλη τη σκοτεινή ύλη του σύμπαντος, αλλά και τον λόγο που υπάρχει ύλη, προτείνει μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη.

Γιατί υπάρχει ύλη στο σύμπαν;

Ένα από τα πιο αινιγματικά ερωτήματα στη σύγχρονη κοσμολογία είναι γιατί το σύμπαν είναι γεμάτο ύλη από την αρχή. Το πρόβλημα έγκειται στο γεγονός ότι σχεδόν όλες οι αλληλεπιδράσεις θεμελιωδών σωματιδίων παράγουν ίσους αριθμούς σωματιδίων ύλης και αντιύλης, τα οποία στη συνέχεια καταστρέφουν το ένα το άλλο, απελευθερώνοντας ενέργεια. Παρόλα αυτά, το σύμπαν έχει πληθώρα ύλης και πολύ λίγη αντιύλη. Γιατί, λοιπόν, δεν εξαφανίστηκαν όλα στην πρώιμη φάση του σύμπαντος;

Αυτό το πρόβλημα είναι γνωστό ως βαρυογένεση (baryogenesis), και η κύρια υπόθεση είναι ότι μια άγνωστη διαδικασία οδήγησε σε ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης στις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης. Αλλά ποια θα μπορούσε να ήταν αυτή η διαδικασία;

Η σημασία των νετρίνο

Νέα έρευνα προτείνει ότι η απάντηση μπορεί να κρύβεται σε πολύ μικρά και μυστηριώδη σωματίδια γνωστά ως νετρίνα. Αυτή η έρευνα δημοσιεύτηκε στις 18 Δεκεμβρίου 2024 στο arXiv. Υπάρχουν τρία είδη νετρίνων, και όλα έχουν παράξενες ιδιότητες. Πρώτον, έχουν εξαιρετικά μικρή μάζα, πολύ μικρότερη από τη μάζα των ηλεκτρονίων. Επιπλέον, όλα είναι «δεξιόστροφα», πράγμα που σημαίνει ότι ο εσωτερικός τους σπιν προσανατολίζεται μόνο προς μία κατεύθυνση κατά την κίνησή τους, σε αντίθεση με άλλα σωματίδια που μπορούν να προσανατολίζονται και στις δύο κατευθύνσεις.

Αυτό έχει οδηγήσει σε εικασίες ότι μπορεί να υπάρχουν και άλλοι τύποι νετρίνων που δεν έχουμε ανακαλύψει ακόμα — οι αριστερόστροφοι ομόλογοι των γνωστών νετρίνων. Αυτό συμβαίνει επειδή οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ δεξιόστροφων και αριστερόστροφων νετρίνων θα μπορούσαν να προκαλέσουν την απόκτηση μάζας.

Ένα ραγισμένο σύμπαν

Στην τελευταία τους εργασία, οι ερευνητές πρότειναν ένα μοντέλο όπου υπάρχουν δύο τύποι δεξιόστροφων νετρίνων με πολύ μεγάλες μάζες. Το μοντέλο έδειξε ότι στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος, τα αριστερόστροφα και δεξιόστροφα νετρίνα βρίσκονταν σε τέλεια ισορροπία. Ωστόσο, καθώς το σύμπαν διαστελλόταν και ψυχόταν, αυτή η ισορροπία διαταράχθηκε, οδηγώντας σε παραβίαση συμμετρίας, που είχε ως αποτέλεσμα τα αριστερόστροφα νετρίνα να αποκτήσουν μάζα και τα δεξιόστροφα να εξαφανιστούν από την παρατήρηση.

Αυτός ο κατακλυσμικός μετασχηματισμός είχε κι άλλες συνέπειες. Πρώτον, επειδή τα νετρίνα αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια, η παραβίαση της συμμετρίας τους προκάλεσε μια αλυσιδωτή αντίδραση που διατάραξε την εύθραυστη ισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης. Δεύτερον, τα δεξιόστροφα νετρίνα συγχωνεύθηκαν για να δημιουργήσουν ένα εντελώς νέο σωματίδιο, που ονομάζεται Μαζορώνιο.

Το Μαζορώνιο και η σκοτεινή ύλη

Το Μαζορώνιο είναι ένα υποθετικό σωματίδιο που είναι το ίδιο το αντισωματίδιό του, και οι υπολογισμοί των ερευνητών έδειξαν ότι αυτό το σωματίδιο θα είχε παραχθεί σε τεράστιες ποσότητες στο χάος του πρώιμου σύμπαντος.

Το Μαζορώνιο θα είχε επιβιώσει ως ένα κατάλοιπο εκείνων των αρχαίων εποχών, αποτελώντας το μεγαλύτερο μέρος της μάζας κάθε γαλαξία, αλλά παραμένοντας αόρατο και αδύνατο να ανιχνευθεί. Με άλλα λόγια, θα μπορούσε να είναι υποψήφιο για τη σκοτεινή ύλη, την μυστηριώδη και αόρατη ουσία που γεμίζει το σύμπαν.

Είναι τελικά Μαζορώνιο το Σωματίδιο Κλειδί για τα Μυστήρια;

Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχουν πειραματικές αποδείξεις για την ύπαρξη δεξιόστροφων νετρίνων, πόσο μάλλον για κάτι τόσο εξωτικό όπως το Μαζορώνιο. Ωστόσο, οι ερευνητές προβλέπουν ότι αν το Μαζορώνιο υπάρχει, μπορεί να είναι εντός της εμβέλειας ανίχνευσης ορισμένων πειραμάτων με νετρίνα, όπως το Σούπερ-Καμιοκάντε και το Borexino — δύο υπόγειοι ανιχνευτές νετρίνων που βρίσκονται αντίστοιχα στην Ιαπωνία και την Ιταλία.

Μόνο ο χρόνος θα δείξει αν κάποιο από αυτά τα πειράματα θα βρει ένα νέο σήμα που να επιβεβαιώνει αυτή την υπόθεση. Αν συμβεί, ίσως βρισκόμαστε στο κατώφλι της λύσης ορισμένων από τα μεγαλύτερα κοσμικά μυστήρια.