מחקר חדש עשוי לעזור לענות על אחת התעלומות הגדולות ביותר של היקום: מדוע יש יותר חומר מאשר אנטי-חומר? תשובה זו, בתורו, יכולה להסביר מדוע קיים כל דבר מאטומים לחורים שחורים.
לפני מיליארדי שנים, זמן קצר לאחר המפץ הגדול, האינפלציה הקוסמית מתחה את הזרע הזעיר של היקום שלנו והפכה אנרגיה לחומר. הפיזיקאים חושבים שהאינפלציה יצרה בתחילה את אותה כמות של חומר ואנטי-חומר, אשר משמידים זה את זה במגע. אבל אז קרה משהו שהטה את הכף לטובת החומר, ומאפשר לכל מה שנוכל לראות ולגעת להתקיים - ומחקר חדש טוען כי ההסבר מוסתר באדוות קלות מאוד בזמן-חלל.
"אם אתה פשוט מתחיל עם מרכיב שווה של חומר ואנטי-חומר, היית בסופו של דבר בלי שיהיה לך כלום," מכיוון שלמניעת חומר וחומר יש מטען שווה אך הפוך, אמר מחבר המחקר הראשי ג'ף דרור, חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת קליפורניה. , ברקלי וחוקר פיזיקה במעבדה הלאומית של לורנס ברקלי. "הכל רק ישמיד."
ברור שהכל לא השמיד, אך החוקרים אינם בטוחים מדוע. התשובה עשויה להיות כרוכה בחלקיקים אלמנטריים מוזרים מאוד המכונים נייטרינו, שאין להם מטען חשמלי ויכולים לפעול כחומר או אנטי-חומר.
רעיון אחד הוא שכמיליון שנה לאחר המפץ הגדול היקום התקרר ועבר מעבר שלב, אירוע הדומה לאופן בו מים רותחים הופכים נוזלים לגז. שינוי שלב זה גרם לנייטרינים מתפוררים ליצור יותר חומר מאשר חומר נגד חומר על ידי "כמות קטנה וקטנה", אמר דרור. אבל "אין דרכים פשוטות מאוד - או כמעט דרכים - לחקור ולהבין אם זה אכן התרחש ביקום המוקדם."
אולם דרור וצוותו, באמצעות מודלים וחישובים תיאורטיים, הצליחו להבין כיצד נוכל לראות את המעבר בשלב זה. הם הציעו כי השינוי היה יוצר חוטי אנרגיה ארוכים ודקים במיוחד המכונים "מיתרים קוסמיים" שעדיין חודרים ליקום.
דרור וצוותו הבינו כי המיתרים הקוסמיים הללו יצרו ככל הנראה אדוות קלות מאוד בזמן שנקרא גלי כבידה. זהה את גלי הכבידה האלה, ואנחנו יכולים לגלות אם תיאוריה זו נכונה.
גלי הכבידה החזקים ביותר ביקום שלנו מתרחשים כאשר סופרנובה, או פיצוץ כוכבים, קורה; כאשר שני כוכבים גדולים מקיפים זה את זה; או כששני חורים שחורים מתמזגים, על פי נאס"א. אבל גלי הכבידה המוצעים הנגרמים על ידי מיתרים קוסמיים היו דקים בהרבה מאלה שהמכשירים שלנו גילו בעבר.
עם זאת, כאשר הצוות תכנן את המעבר לשלב ההיפותטי הזה בתנאי טמפרטורה שונים שיכולים היו להתרחש במהלך מעבר שלב זה, הם גילו תגלית מעודדת: בכל המקרים, מיתרים קוסמיים ייצרו גלי כבידה שיוכלו להבחין במצפים עתידיים, כמו למשל אנטנת החלל של אינטרפרומטר הלייזר של סוכנות החלל האירופית (LISA) והציעה המפץ הגדול ביג (Observatory Big Bang Observer) ומצפה הכוכבים Deci-Hertz Interferometer של סוכנות החלל היפנית (DECIGO).
Tanmay Vachaspati, פיזיקאי תיאורטי מאוניברסיטת אריזונה שלא היה חלק מהמחקר, אמר ל- Live Science: "אם המיתרים הללו מיוצרים במאזני אנרגיה גבוהים מספיק, הם אכן ייצרו גלי כבידה שניתן לאתר באמצעות מצפה הכוכבים המתוכנן.
הממצאים פורסמו ב- 28 בינואר בכתב העת Physical Review Letters.
הערת העורך: סיפור זה עודכן כדי לתקן את הארגונים האחראים על LISA. היא מנוהלת על ידי סוכנות החלל האירופית, ולא על ידי נאס"א, שמשתפת פעולה בפרויקט.
