Para ilmuwan percaya bahwa mereka telah menemukan solusi untuk salah satu masalah tertua alam semesta

Ini adalah salah satu masalah tertua di alam semesta: karena materi dan antimateri musnah saat kontak, dan karena kedua bentuk materi ada pada saat big bang, mengapa alam semesta sebagian besar terbuat dari materi dan bukan bukan apa-apa sama sekali? Kemana perginya semua antimateri?

“Fakta bahwa alam semesta kita saat ini didominasi oleh materi tetap menjadi salah satu misteri fisika modern yang paling membingungkan dan berlarut-larut,” kata Yanou Cui, profesor fisika dan astronomi di Riverside University of California. dalam sebuah opini dibagikan minggu ini. “Ketidakseimbangan atau asimetri halus antara materi dan antimateri di alam semesta awal diperlukan untuk mencapai dominasi materi saat ini, tetapi tidak dapat diwujudkan dalam kerangka fisika fundamental yang diketahui.”

Ada teori yang dapat menjawab pertanyaan ini, tetapi sangat sulit untuk diverifikasi dengan eksperimen laboratorium. Sekarang di kertas baru muncul di majalah pada hari Kamis Surat Verifikasi Fisikdr Cui dan rekan penulisnya Zhong-Zhi Xianyu, asisten profesor fisika di Universitas Tsinghua, Cina, menjelaskan bahwa mereka mungkin telah menemukan solusi untuk menggunakan sisa-sisa Big Bang itu sendiri untuk melakukan percobaan.

Teori yang ingin dieksplorasi oleh Drs. Cui dan Zhong-Zh dikenal sebagai leptogenesis, sebuah proses yang melibatkan peluruhan partikel yang mungkin menyebabkan asimetri antara materi dan antimateri di alam semesta awal. Dengan kata lain, asimetri dalam jenis partikel elementer tertentu pada saat-saat paling awal kosmos mungkin telah berevolusi dari waktu ke waktu dan melalui interaksi partikel lebih lanjut menjadi asimetri antara materi dan antimateri yang mendefinisikan alam semesta seperti yang kita ketahui – dan kehidupan – telah dibuat. mungkin.

“Leptogenesis adalah salah satu mekanisme paling menarik yang menghasilkan asimetri materi-antimateri,” kata Dr. Cui dalam sebuah pernyataan. “Ini adalah partikel elementer baru, neutrino tangan kanan.”

Tapi, tambah dr. Cui menambahkan, memproduksi neutrino tangan kanan akan membutuhkan jauh lebih banyak energi daripada yang bisa dihasilkan dalam akselerator partikel di Bumi.

“Menguji leptogenesis sama sekali tidak mungkin karena massa neutrino tangan kanan biasanya berlipat ganda di luar jangkauan penumbuk paling energik yang pernah dibuat, Large Hadron Collider,” katanya.

realisasi dr. Cui dan rekan penulisnya berpikir bahwa para ilmuwan mungkin tidak perlu membangun akselerator partikel yang lebih kuat karena kondisi yang ingin mereka ciptakan dalam eksperimen semacam itu sudah ada di beberapa bagian alam semesta awal. Era Inflasi, sebuah zaman ekspansi eksponensial ruang dan waktu itu sendiri, yang berlangsung hanya sepersekian detik setelah Big Bang….

“Inflasi kosmik menyediakan lingkungan berenergi tinggi yang memungkinkan produksi partikel baru yang berat dan interaksinya,” kata Dr. cui “Alam semesta yang mengalami inflasi berperilaku seperti penumbuk kosmologis, kecuali energinya mencapai 10 miliar kali lebih besar daripada penumbuk buatan manusia mana pun.”

Lebih jauh lagi, hasil eksperimen-eksperimen penumbuk kosmologis alami ini dapat dipertahankan dalam distribusi galaksi-galaksi saat ini, serta latar belakang gelombang mikro kosmik, sisa-sisa Dentuman Besar, yang darinya para astrofisikawan memperoleh banyak pemahaman mereka saat ini tentang evolusi kosmos.

“Secara khusus, kami menunjukkan bahwa kondisi penting untuk generasi asimetri, termasuk interaksi dan massa neutrino tangan kanan, yang merupakan pemain kunci di sini, dapat meninggalkan sidik jari yang jelas dalam statistik distribusi spasial galaksi atau latar belakang gelombang mikro kosmik dapat diukur secara akurat,” kata dr Cui, meskipun pengukuran ini belum dilakukan, tambahnya. “Pengamatan astrofisika yang diharapkan di tahun-tahun mendatang mungkin dapat mendeteksi sinyal semacam itu dan mengungkap asal usul materi kosmik.”