Niște obiecte cuantice ciudate numite Q-balls ar putea explica motivul pentru care existăm

Unul dintre cele mai mari mistere cosmologice este de ce universul este alcătuit din mult mai multă materie decât antimaterie, în esență de ce existăm. O echipă de fizicieni teoreticieni spune că știe cum să găsească răspunsul. Tot ce trebuie să facă este să detecteze undele gravitaționale produse de niște obiecte cuantice bizare numite Q-balls.

Fiecare tip de particulă de materie obișnuită are un echivalent de antimaterie cu caracteristici opuse, iar atunci când materia interacționează cu antimateria, cele două se anihilează reciproc, scrie Live Science.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Acest fapt face ca existența noastră să fie un mister, deoarece cosmologii sunt destul de siguri că la începutul universului au fost produse cantități egale de materie și antimaterie; aceste materii și antimaterii ar fi trebuit să se anihileze reciproc, lăsând universul lipsit de orice fel de materie.

Cu toate acestea, materia există, iar cercetătorii descoperă încet-încet motivele.

Q-balls ar conține materie și antimaterie în proporții similare universului

Un potențial motiv ar putea fi găsit în Q-balls, „bulgări” teoretici care s-au format imediat după Big Bang, înainte ca universul să se umfle rapid ca un balon.

Aceste obiecte ar conține propria lor asimetrie materie-antimaterie, ceea ce înseamnă că în fiecare Q-ball ar exista porțiuni inegale de materie și antimaterie.

Pe măsură ce Q-balls „au izbucnit”, ar fi eliberat mai multă materie decât antimaterie și ar fi dezlănțuit ondulații gravitaționale în spațiu-timp. Dacă aceste obiecte există cu adevărat, atunci le-am putea detecta folosind unde gravitaționale, potrivit unui nou articol publicat pe 27 octombrie în revista Physical Review Letters.

Conform fizicii particulelor, țesătura universului este acoperită de diferite câmpuri cuantice, fiecare dintre acestea descriind anumite proprietăți (cum ar fi electromagnetismul) în toate punctele spațiului.

Fluctuațiile din aceste câmpuri dau naștere la particulele fundamentale care alcătuiesc realitatea noastră fizică.

Pentru a ilustra modul în care funcționează aceste câmpuri, imaginați-vă o trambulină cu o minge de bowling așezată în centru.

Forma pe care mingea de bowling o dă trambulinei reprezintă câtă energie contribuie orice punct de pe teren la univers – cu cât este mai aproape de depresiunea centrală, cu atât energia potențială este mai mare.

Așa cum forma suprafeței trambulinei guvernează modul în care o biluță s-ar rostogoli în jurul mingii de bowling, „forma” câmpului guvernează comportamentul acestuia.

Studiul actual se folosește de o teorie din 1985

O teorie, propusă în 1985 de fizicienii Ian Affleck și Michael Dine, de la Universitatea Princeton, încearcă să explice asimetria materie-antimaterie a universului spunând că câmpurile care au guvernat acea inflație timpurie ca un balon a universului trebuie să fie destul de superficiale pentru pentru ca acea umflare să aibă loc, cu alte cuvinte, mingea de bowling din centrul trambulinei nu era foarte grea.

Și la fel cum o biluță care se rostogolește în jurul depresiunii superficiale a unei mingi de bowling nu câștigă sau pierde multă viteză, forma câmpului a însemnat că energia care guvernează inflația universului a rămas uniformă.

Deoarece inflația necesită această uniformitate, câmpul nu poate interacționa prea puternic cu alte câmpuri (în esență alte trambuline) pentru a crea particule.

Dar, conform teoriei lui Affleck și Dine, acest câmp a interacționat cu altele într-un mod care a creat mai multe particule de materie decât particule de antimaterie. Pentru a menține această formă uniformă, câmpul conținea acele particule în „bulgări”.

„Acești bulgări se numesc Q-balls. Sunt doar bulgări de câmp”, a spus autorul principal Graham White, fizician la Institutul Kavli pentru Fizica și Matematica Universului.

Pe măsură ce universul se extindea, Q-balls atârnau în jur. „Și, în cele din urmă, au devenit cea mai importantă parte a universului în ceea ce privește cantitatea de energie pe care o conțin, în comparație cu restul universului”, a adăugat White.

Q-balls produc unde gravitaționale

Dar Q-balls nu durează pentru totdeauna. Atunci când dispar, presărând universul cu mai multă materie decât antimaterie, o fac atât de brusc încât produc unde sonore. Aceste unde sonore acționează ca o sursă pentru ondulațiile din spațiu-timp cunoscute sub numele de unde gravitaționale, a propus noul studiu.

Dacă aceste unde gravitaționale există, ele pot fi măsurate aici, pe Pământ, de detectoare precum Laser Interferometer Space Array (LISA) de la NASA și telescopul subteran Einstein, susține echipa lui White.

Aceasta nu este singura teorie care explică asimetria materie-antimaterie a universului. Dar White a spus că este în regulă, deoarece suntem într-un punct interesant în care dacă una dintre aceste paradigme este corectă, probabil că o putem dovedi.

„[Există] o grămadă de mașinării pe care le vom pune în funcțiune în anii 2030, care sperăm să vadă aceste unde gravitaționale. Dacă le vom vedea, va fi foarte interesant”, a spus White.

Dar chiar dacă detectorii nu reușesc să găsească aceste ondulații făcute de Q-balls, aceasta este și o veste bună, deoarece înseamnă că teoriile mai simple sunt probabil corecte, iar acelea sunt mai ușor de testat, a spus el.

„Deci am putea spune că nu avem ce pierde”, concluzionează Graham White.

Vă recomandăm să citiți și:

O nouă teorie sugerează că găurile de vierme ar putea fi scurtături stabile prin spațiu-timp

Cea mai mare cometă descoperită vreodată se întoarce la Pământ după o absență de 3,5 milioane de ani

O stea din apropiere arată exact ca Soarele nostru în tinerețe. Am putea afla cum a apărut viața pe Pământ

Sonda Hope, prima misiune marțiană a Emiratelor Arabe, se pregătește să scrie istorie. Când ajunge pe orbita lui Marte