Evrendeki madde ile antimadde arasında neden bir asimetri olduğu yıllardır bilim dünyasının aklını kurcalayan bir soru. Evrenin ortaya çıkışına dair mevcut modeller, evrende madde ve antimaddenin eşit olması gerektiğini söylüyor. Ancak evrende maddenin bariz bir hakimiyeti mevcut. Bu asimetriyi açıklamaya çalışan fizikçiler, geçtiğimiz günlerde yeni bir teori ortaya koydu.
Lord Kelvin’in Vizyonu Modern Fizikle Hayat Buldu
Japon araştırmacılar, 160 yıl önce Lord Kelvin’in ortaya attığı “atomlar düğümdür” fikrini modern teorilerle yeniden ele alarak evrenin erken döneminde oluşmuş “kozmik düğümler”in madde oluşumunda kritik rol oynayabileceğini öne sürüyor. Peki burada “düğüm” dediğimizde neyi kastediyoruz? Basitçe açıklamak gerekirse, bu düğümler, uzay-zamanda birbirine dolanmış ve kararlı bir yapı oluşturan enerji iplikleri gibi düşünülebilir. Araştırmaya göre bu düğümler, evrenin ilk anlarında kısa süreliğine enerji yoğunluğunu belirleyen bir tür “geçici madde” gibi davranmış ve çöküşleri sırasında ağır nötrinoların oluşmasını sağlayarak madde-antimadde dengesizliğine katkıda bulunmuş olabilir. Üstelik bu teori doğruysa, gelecekteki yerçekimi dalgası gözlemleriyle bu süreç tespit edilip ispatlanabilir.
Bu yeni çlışma, Standart Model’in ötesinde iki kuramsal çerçeveyi bir araya getiriyor: Baryon Eksi Lepton (B-L) simetrisi ve Peccei-Quinn (PQ) simetrisi.
Baryon Eksi Lepton (B-L) simetrisi, evrendeki bazı parçacıkların sayısal dengesini anlamamıza yardımcı oluyor. (“Baryonlar”, proton ve nötron gibi çekirdek parçacıkları; “leptonlar” ise elektron ve nötrino gibi hafif parçacıklar). B-L simetrisi, evrende baryon sayısından lepton sayısını çıkardığımızda belli bir düzenin korunmaya çalıştığını söylüyor. Bu fikir, özellikle nötrinoların neden çok hafif olduğunu ve evrenin ilk anlarında ortaya çıkan ağır “steril nötrinoların” madde-antimadde dengesini nasıl etkileyebileceğini açıklamada kullanılıyor. Benzer şekilde, Peccei-Quinn (PQ) simetrisi de evrendeki bazı gizemli denge problemlerine çözüm getiriyor ve “aksiyon” adı verilen, çok hafif ve nötr parçacıkların var olabileceğini öngörüyor. Hatta bu parçacıkların karanlık maddenin bir kısmını oluşturabileceği düşünülüyor.
Yeni teoriye göre erken evren soğudukça, bu simetriler bazı “dengesizlikler” yarattı ve ortaya kozmik iplikler gibi yapılar çıktı. B-L simetrisi, manyetik akı tüplerine benzeyen iplikler oluştururken, PQ simetrisi süper akışkan girdaplar gibi hareket eden yapılar üretti. Bu iplikler ve girdaplar birbirleriyle etkileşerek, kısa süreli enerji yoğun bölgeler, yani “düğüm solitonları” meydana getirdi. Evren genişledikçe ve radyasyon azaldıkça, bu düğümler madde gibi davranarak o dönemde enerji akışını etkiledi.
Araştırmacılara göre bu düğümler sonunda “kuantum tünelleme” adı verilen bir süreçle çözüldü; yani parçacıklar, normalde aşamayacakları enerji engellerini adeta “kayarak” geçti. Bu çözülme sırasında ağır steril nötrinolar ortaya çıktı ve onların dengesiz çürümeleri, evrende maddenin antimaddeye göre daha fazla olmasına yol açtı.
Çalışma, 1867’de Lord Kelvin’in atomların esîr (aether) içinde düğümler olduğu hipotezine kadar uzanıyor. Kelvin’in fikri o dönemde modern atom teorisi tarafından çürütülmüştü. Ancak Hiroshima Üniversitesi’nden Prof. Muneto Nitta, “Hiç kimse bu iki simetriyi aynı anda incelememişti. Bizi şanslı kılan da bu oldu; bir araya getirdiğimizde kararlı bir düğüm ortaya çıktı.” diyor.
Hesaplamalar, düğümlerin çöküşü sırasında evrenin “yeniden ısınma” sıcaklığının yaklaşık 100 GeV seviyesinde gerçekleştiğini gösteriyor. Bu sıcaklık, evrenin erken döneminde elektrozayıf etkileşimlerin aktif olduğu ve nötrino dengesizliklerinin maddeye dönüştürülebildiği kritik bir eşik olarak kabul ediliyor. Başka bir deyişle, düğümlerin çöküşü, evrenin madde-antimadde dengesini şekillendirecek uygun koşulları sağlıyor.
Ayrıca bu süreç, evrende yayılan yerçekimi dalgalarının frekansını yükseltecek bir etki yaratıyor. Bu yüksek frekanslı dalgalar, önümüzdeki yıllarda devreye girecek olan Avrupa’daki LISA, ABD’deki Cosmic Explorer ve Japonya’daki DECIGO gibi yerçekimi dalgası gözlemevleri tarafından tespit edilebilecek. Bu gözlemler, evrenin gerçekten düğüm egemen bir dönemden geçip geçmediğini doğrudan test etme imkânı sunacak.
Kaynak : https://www.donanimhaber.com/yeni-teori-madde-antimadde-dengesizligine-aciklama-getiriyor–197695
