Evrenin en büyük gizemini çözmüş olabilir: neden bizim varız? Southampton Üniversitesi'nden Rishav Roshan ve Hindistan Teknoloji Enstitüsü'nden Sudipta Show, Physical Review Letters dergisinde yayınlanan yeni çalışmalarında, bu soruya yanıt verebilecek hipotetik bir parçacığı matematiksel olarak gösterdi. Steril nötrino (sterile neutrino) adı verilen bu "hayalet" parçacık, evrenin ilk anlarında madde ve antimadde dengesini değiştirmiş olabilir.
Madde-antimadde paradoksu
Big Bang sırasında, fizik kurallarına göre, madde ve antimadde eşit miktarda oluşmuş olmalıydı. Çarpışınca birbirlerini yok etmeleri gerekiyordu — hiç biri kalmayacak. Ama buradayız. Bir milyarlarca yıl sonra, galaksiler, yıldızlar ve yaşam var. Evrenin ilk anlarında ne oldu da bu dengesizlik oluştu?
Roshan ve Show'un çalışması, "steril nötrino" adlı ağır bir nötrino türünün yavaş bozunması sırasında bu dengesizliği yaratmış olabileceğini gösteriyor. Steril nötrino, sıradan maddeye etkileyen kuvvetleri görmezden gelir — sadece yerçekimi ve Higgs alanından zayıf bir çekim hisseder. Çoğu zaman algılanamayan bir "hayalet" parçacıktır.
Mekanizma: kuantum süreci
Evrenin ilk nanosaniyelerinde, sıcaklık inanılmaz derecede milyar milyar derece. Bu "kuantum çorbasında", steril nötrino yavaşça bozunurken, temel parçacıkların (elektronlar ve diğer leptonlar gibi) doğa ve karşı-doğasını değiştiriyor. Roshan'ın açıklaması: "Bu ağır nötrino, erken evrende temel parçacıkların antiparçacıklarla etkileşim halinde olduğu sıcaklığı değiştirdi. Bu sıcaklık, madde-antimadde dengesizliğinin nasıl oluştuğunu şekillendiren bir anahtar gibi hareket eder."
Sonra sfaler (sphaleron) adlı garip bir kuantum süreci gerçekleşiyor. Leptonların fazlalığı kuark fazlalığına dönüştürülüyor. Kuarklar proton ve nötron halinde birleşiyor. Elektronlar (leptonlar) atomlar oluştururlaryor — milyar milyar milyar atom ortaya çıkıyor. Milyarlarca yıl sonra, bu atomlar galaksiler, yıldızlar oluştururlar. Yaşamımız bunlardan oluşmuştur.
Neden steril nötrino?
Steril nötrino adı neden kondu? Çünkü sıradan nötrinolar, zayıf nükleer kuvvet aracılığıyla normal maddeyle etkileşime girir ve detektörlerle ölçülebilir. Steril nötrino bu "zayıf" nükleer kuvveti "görmez" — sadece yerçekimi aracılığıyla etkileşime girer, bu da onu tespit etmeyi son derece zorlaştırır ve neredeyse imkânsız kılabilir.
Araştırmanın ilginç yanı, bu parçacığın artık "canlı" olmadığı — Big Bang'den birkaç nanosaniye sonra bozunmuş. Ama etkileri kalıcı: maddenin bu parçacığından gelen "iz" evrenin tamamında yaşıyor.
Nasıl doğrulanacak?
Bilim insanları bu sonuçları doğrulamak için ilk yerçekimi dalgalarını (primordial gravitational waves) arıyor. Steril nötrino, evrenin ilk anlarında bu dalgaları etkilemiş olmalı ve matematiksel izler bırakmış olabilir. LISA (Laser Interferometer Space Antenna) adlı yeni nesil gözlemci, 2.5 milyon kilometre uzaklıkta üç uzay aracından oluşan hassas lazer üçgeni olacak. LISA, bu milyar milyar yıl önceki sinyalleri yakalayabilecek inanılmaz hassasiyete sahip olacak.
Roshan ve Show'un çalışması kuramsal olarak bu evrensel bulmacayı çözmüş görünüyor. Ama pratikte doğrulanması için gözlemler ve başka araştırmaların da hazırlanması gerekiyor.
