Es uno de los problemas más antiguos del universo: dado que la materia y la antimateria se aniquilan entre sí al contacto, y ambas formas de materia existían en el momento del big bang, ¿por qué existe un universo compuesto principalmente de materia en lugar de rien du tout? Où est passée toute l’antimatière ?
“Le fait que notre univers actuel soit dominé par la matière reste l’un des mystères les plus anciens et les plus déroutants de la physique moderne”, a déclaré Yanou Cui, professeur de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Riverside, dans un communiqué partagé cette semaine. “Un déséquilibre subtil ou une asymétrie entre la matière et l’antimatière dans l’univers primitif est nécessaire pour atteindre la dominance actuelle de la matière, mais cela ne peut pas être réalisé dans le cadre connu de la physique fondamentale.”
Il existe des théories qui pourraient répondre à cette question, mais elles sont extrêmement difficiles à tester par des expériences en laboratoire. Or, dans un nouvel article publié jeudi dans la revue Lettres d’examen physiqueLe Dr Cui et son co-auteur, Zhong-Zhi Xianyu, professeur adjoint de physique à l’Université Tsinghua, en Chine, expliquent qu’ils ont peut-être trouvé un moyen d’éviter d’utiliser la rémanence du Big Bang pour mener l’expérience.
La théorie que les Drs Cui et Zhong-Zh voulaient explorer est connue sous le nom de leptogenèse, un processus impliquant la désintégration de particules qui aurait pu conduire à une asymétrie entre la matière et l’antimatière dans l’univers primitif. En d’autres termes, une asymétrie dans certains types de particules élémentaires dans les premiers jours du cosmos aurait pu se développer au fil du temps et à travers davantage d’interactions de particules dans l’asymétrie entre la matière et l’antimatière qui a fait l’univers tel que nous le connaissons et la vie. possible.
“La leptogenèse est l’un des mécanismes les plus convaincants qui génèrent l’asymétrie entre la matière et l’antimatière”, a déclaré le Dr Cui dans un communiqué. “Il s’agit d’une nouvelle particule fondamentale, le neutrino droitier.”
Mais, a ajouté le Dr Cui, la génération d’un neutrino droitier nécessiterait beaucoup plus d’énergie que celle qui peut être générée dans les collisionneurs de particules sur Terre.
“Tester la leptogenèse est presque impossible car la masse du neutrino droitier est généralement de plusieurs ordres de grandeur au-delà de la portée du collisionneur à la plus haute énergie jamais construit, le Large Hadron Collider”, a-t-il déclaré.
L’idée du Dr Cui et de ses co-auteurs était que les scientifiques n’auraient peut-être pas besoin de construire un collisionneur de particules plus puissant, car les conditions mêmes qu’ils aimeraient créer dans une telle expérience existaient déjà dans certaines parties de l’univers primitif. La période inflationniste, une époque d’expansion exponentielle du temps et de l’espace lui-même qui n’a duré que quelques fractions de seconde après le big bang,…
“L’inflation cosmique a fourni un environnement hautement énergétique, qui a permis la production de nouvelles particules lourdes ainsi que leurs interactions”, a déclaré le Dr Cui. “L’univers en expansion s’est comporté comme un collisionneur cosmologique, sauf que l’énergie était jusqu’à 10 milliards de fois plus grande que n’importe quel collisionneur créé par l’homme.”
De plus, les résultats de ces expériences avec des collisionneurs cosmologiques naturels peuvent être conservés aujourd’hui dans la distribution des galaxies, ainsi que dans le fond diffus cosmologique, la rémanence du big bang dont les astrophysiciens ont tiré une grande partie de leur compréhension actuelle de l’évolution de le cosmos. .
« Concrètement, nous montrons que les conditions essentielles à la génération d’asymétrie, dont les interactions et les masses du neutrino droitier, qui est ici l’acteur clé, peuvent laisser des traces distinctives dans les statistiques de la distribution spatiale des galaxies ou du fond cosmique. micro-ondes et peuvent être mesurés avec précision », a déclaré le Dr Cui, bien que ces mesures n’aient pas encore été faites, a-t-elle ajouté. “Les observations astrophysiques anticipées dans les années à venir peuvent potentiellement détecter de tels signaux et démêler l’origine cosmique de la matière.”