En ny studie kan hjälpa till att besvara ett av universumets största mysterier: Varför finns det mer materia än antimateria? Detta svar kan i sin tur förklara varför allt från atomer till svarta hål finns.
För miljarder år sedan, strax efter Big Bang, sträckte den kosmiska inflationen vårt universums små frö och förvandlade energi till materia. Fysiker tror att inflationen ursprungligen skapade samma mängd materia och antimateria, vilket förgör varandra vid kontakt. Men sedan hände något som tippade skalorna till förmån för materien, vilket tillät allt vi kan se och beröra att komma till existens - och en ny studie antyder att förklaringen är dold i mycket små krusningar i rymden.
"Om du bara börjar med en lika komponent av materia och antimateria, skulle du bara sluta med att inte ha någonting," eftersom antimateria och materia har lika men motsatt laddning, säger huvudstudieförfattaren Jeff Dror, en postdoktorisk forskare vid University of California , Berkeley och fysikforskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory. "Allt skulle bara förstöra."
Uppenbarligen förstördes inte allt, men forskare är osäkra på varför. Svaret kan involvera mycket konstiga elementära partiklar som kallas neutrino, som inte har elektrisk laddning och kan fungera som antingen materia eller antimateria.
En idé är att ungefär en miljon år efter Big Bang, universum kyldes och genomgick en fasövergång, en händelse som liknar hur kokande vatten förvandlar vätska till gas. Denna fasförändring fick förråtna neutrinoer att skapa mer materie än antimateria av någon "liten, liten mängd", sa Dror. Men "det finns inga väldigt enkla sätt - eller nästan några sätt - att undersöka och förstå om det verkligen inträffade i det tidiga universum."
Men Dror och hans team, genom teoretiska modeller och beräkningar, räknade ut ett sätt vi kanske kunde se denna fasövergång. De föreslog att förändringen skulle ha skapat extremt långa och extremt tunna energitrådar som kallas "kosmiska strängar" som fortfarande genomsyrar universum.
Dror och hans team insåg att dessa kosmiska strängar troligen skulle skapa mycket små krusningar i rymdtid som kallas gravitationsvågor. Upptäck dessa gravitationsvågor, och vi kan upptäcka om denna teori är sant.
De starkaste gravitationsvågorna i vårt universum inträffar när en supernova, eller stjärnexplosion, inträffar; när två stora stjärnor kretsar runt varandra; eller när två svarta hål smälter samman, enligt NASA. Men de föreslagna gravitationsvågorna orsakade av kosmiska strängar skulle vara mycket tunnare än de som våra instrument har upptäckt tidigare.
Men när teamet modellerade denna hypotetiska fasövergång under olika temperaturförhållanden som kunde ha inträffat under denna fasövergång, gjorde de en uppmuntrande upptäckt: I alla fall skulle kosmiska strängar skapa gravitationsvågor som skulle kunna upptäckas av framtida observatorier, t.ex. Europeiska rymdorganisationens laserinterferometer rymdantenn (LISA) och föreslagna Big Bang Observer och det japanska flyg- och utforskningsbyråns Deci-hertz interferometer Gravitational Wave Observatory (DECIGO).
"Om dessa strängar produceras med tillräckligt höga energikällor kommer de verkligen att producera gravitationsvågor som kan upptäckas av planerade observatorier," berättade Tanmay Vachaspati, en teoretisk fysiker vid Arizona State University som inte var en del av studien, berättade för Live Science.
Resultaten publicerades 28 januari i tidskriften Physical Review Letters.
Redaktörens anmärkning: Den här historien uppdaterades för att korrigera de organisationer som ansvarar för LISA. Det drivs av European Space Agency, inte NASA, som är en samarbetspartner i projektet.
