Aksiyon Adı Verilen Parçacıklar, Maddenin Evreni Nasıl Fethettiğini Ortaya Çıkarabilir

Aksiyonlar varsa, evrendeki galaksi kümelerindeki karanlık maddenin kaynağı olmakla kalmaz, aynı zamanda evrenin neden esas olarak maddeden oluştuğunu ve anti maddenin neden nadir olduğunu da açıklayabilir.

Aksiyon adı verilen varsayımsal parçacıklar, parçacık fiziğinin iki önemli bulmacasını çözebilirler. Bu bulmacalar, galaksileri görünmez kütleyle dolduran karanlık maddenin kaynağı ve kuarklar (protonları ve nötronları oluşturan parçacıklar) arasındaki etkileşimlerin belirli bir nedene bağlı olup olmamasıdır. Bu aynı zamanda CP simetrisi olarak adlandırılan, diğer parçacık etkileşimlerinin kaçındığı doğanın simetrisi.

Şimdi, iki araştırmacı, aksiyonların üçüncü bir çetrefilli sorunu çözebileceğini söylüyor: Evren neden çoğunlukla maddeden oluşurken anti madde nadirdir. Parçacık fizikçileri Raymond Co ve Keisuke Harigaya, 20 Mart tarihli Fiziksel Gözden Geçirme Mektuplarında, erken evrende, aksiyonların fazla madde üretecek şekilde davranmış olabileceğini öne sürüyorlar.

Santa Cruz'daki California Üniversitesi'nden fizikçi Michael Dine, "Bazı ilginç şeyler yapmak için tüm doğru bileşenlere sahip bir fikirleri var" diyor. Ancak fikrin kozmosun özelliklerini tam olarak yeniden üretip üretemeyeceğini zaman gösterecek. "Bu, şeytanın ayrıntıda gizli olduğu durumlardan biridir."

Bilim adamları, 13,8 milyar yıl önce Büyük Patlama'nın madde ve anti maddeyi eşit parçalarda doğurduğunu düşünüyor. Madde ve anti madde parçacıkları karşılaştıklarında yok olduklarına göre, geriye saf enerjiyle dolu bir evren kalırdı. Yani, evren geliştikçe, bazı süreçler maddeyi anti maddeye tercih etmiş olmalı, ancak bilim adamları hala bunun nasıl olduğunu tam olarak bilmiyorlar. Bazı araştırmacılar, bu durumla ilgili nötrinoların bir rol oynadığını düşünüyor.

Şimdi ise araştırmacılar, maddenin nasıl üstünlük kazandığına dair yeni bir fikir öneriyor. Teori, bir elektrik alanının bir elektrik yükünün etrafında uzanmasına benzer şekilde, uzaya nüfuz eden varsayımsal bir eterik battaniye olan aksiyon alanının evrimine dayanıyor.

Aksiyon alanının gücündeki salınımlar, aksiyon parçacıklarına karşılık gelir. Plastik bir soda şişesinin dibinde bir bilye hayal edin: Şişeyi sallayın, bilye şişenin tabanındaki oyuklardan birinde ileri geri sallanacaktır. Bir eksen alanındaki benzer kıpırtılar, eksenleri doğurur. Erken evrende, aksiyon alanı, mümkün olan en düşük enerji durumuna yerleşmeden önce çok fazla enerjiye sahip olacaktı, tıkı soda şişesinin duvarının yukarısındaki bir mermerin oyuğa girmesi gibi.

Co ve Harigaya'nın önerdiği şey, aksiyon alanının şişenin kenarından aşağı doğru yuvarlanmak yerine şişenin etrafından dibe doğru spiral şeklinde dönmesidir. Co, kuarkları birbirine bağlayan güçlü kuvveti ve belirli radyoaktif bozunmalar üreten zayıf kuvveti içeren bir dizi etkileşim yoluyla, bu spiralleşmenin “erken evrende anti maddeden daha fazla madde üretimine yol açacağını” söylüyor.

Bilim adamları şu anda, örneğin Seattle'daki Axion Karanlık Madde Deneyi ile aksiyonları araştırıyorlar. Co ve Harigaya'nın teorisi, bununla birlikte, eksenlerin ADMX'in aradığından biraz daha büyük olacağını tahmin ediyor. Uluslararası Axion Gözlemevi gibi gelecekteki deneyler, bu daha hacimli parçacıkları arayabilir.

Bununla birlikte, rakamlar henüz tam olarak işe yaramadı: Çalışma, evrenin gözlemlerini açıklamak için gerekenden yaklaşık 100 kat daha fazla karanlık madde öngörüyor. Ancak Co ve Harigaya, bilimin henüz keşfetmediği başka bir büyük parçacık varsa, bu uyumsuzluğu düzeltebilir diyor.