Ny hypotese: Et kraftigere Higgs-felt ved Big Bang kan kanskje forklare dagens lave antimaterienivå

[SeaLion]

Kilde: https://richarddawkins.net/2015/02/higgs-boson-could-explain-matters-dominance-over-antimatter/

Det at dagens univers tilsynelatende nesten kun består av materie har forbløffet fysikerne, og dette er et stort diskusjonstema blant de som forsker i inflasjonsfasen, den første brøkdelen av det første sekundet. Egentlig burde det ha oppstått omtrent like mye antimatierie som materie, men slik er det altså ikke i dagens univers.

En ny hypotese foreslår at selve higgsfeltet har vært sterkere og variabelt rett etter universets begynnelse, og at dette variable higgsfeltet i universets tidlige fase gjorde det mer sannsynlig at materie oppstod enn antimaterie. Men denne nye hypotesen forutsetter to ubekreftede fenomen, eksistensen av en spesiell uregelmessighet i magnetfelt (?) og en fjerde type nøytrion. Hypotesens tilhengere håper at noe av dette kanskje kan avsløres når CERN til sommeren kjører i gang LHC med enda høyere energi enn tidligere.

 

Redigert 7. mars: Skrivefeil i trådtittelen

Endret 7. mars 2015 av SeaLion

[-trygve]

Jeg har ingen kommentar til den nye hypotesen foreløpig, men bare en liten presisering til det du skriver om antimaterie:

Egentlig burde det ha oppstått omtrent like mye antimatierie som materie, men slik er det altså ikke i dagens univers.

Typiske teorier gir nøyaktig like mye antimaterie som materie, men observasjonene tyder på at for hver 1 000 000 000 antimateriepartikler ble det laget 1 000 000 001 materiepartikler - altså omtrent like mye, men ikke nøyaktig. Det er denne asymmetrien man prøver å forklare.

[justsomething]

^ Hvilke observasjoner er dette ?

[Aleks855]

^ Hvilke observasjoner er dette ?

 

"1 antimateriepartikkel, 2 antimateriepartikler, 3 antimateriepartikler..."

[-trygve]

Det er forholdet mellom tettheten av baryoner og fotoner i universet som gir oss størrelsen på asymmetrien. Jeg fant ingen god, populærvitenskaplig beskrivelse av prosessen, men her er i hvert fall noen slides du kan se på.

 

Forøvrig er selvfølgelig ikke asymmetrien målt så presist som jeg ga inntrykk av i det første innlegget mitt, men å skrive det på den måten gir et godt inntrykk av hvor fantastisk liten forskjell det var på antall materie- og antimaterie-partikler (og størrelsesordenen er riktig!)

[Reeve]

Jeg har ingen kommentar til den nye hypotesen foreløpig, men bare en liten presisering til det du skriver om antimaterie:

Egentlig burde det ha oppstått omtrent like mye antimatierie som materie, men slik er det altså ikke i dagens univers.

Typiske teorier gir nøyaktig like mye antimaterie som materie, men observasjonene tyder på at for hver 1 000 000 000 antimateriepartikler ble det laget 1 000 000 001 materiepartikler - altså omtrent like mye, men ikke nøyaktig. Det er denne asymmetrien man prøver å forklare.

Jeg har alltid lurt på hvor all denne energien ble av. Slik jeg ser det burde man observere 1 000 000 000 ganger mer energi i form av restproduktene fra annhilleringen av all materien og antimaterien, enn det vi ser materie i universet i dag.. eller? Dette stemmer jo ikke med estimatene om at ca. 5% av universets energi er i form av synlig materie, ca. 20% mørk materie, og ca. 75% mørk energi.

[-trygve]

Godt observert! Svaret ligger i en ikke helt triviell konsekvens av at universet utvider seg. I et univers som utvider seg vil energitettheten naturlig nok avta - med unntak av mørk energi som faktisk ser ut til å ha konstant tetthet hele tiden. Tettheten av massive, ikke-relativistiske partikler avtar slik man naivt vil forvente: omvent proporsjonalt med volumet, altså der er en skalafaktor¹ som beskriver størrelsen til universet. Stråling (og massive partikler som beveger seg nær lyshastigheten) sin energitetthet avtar derimot som , altså avtar energitettheten raskere.

 

Her er en flott illustrasjon fra Wikipedia.

Den øverste delen har mange sett før har mange sett før, og den viser de ulike energibidragene i dagens univers. Den nederste delen er det ikke like mange som har sett. Den viser energibidragene 380 000 år etter big bang, altså da den kosmiske mikrobølgebakgrunnen oppsto. På den tiden var mørk energi neglisjerbar mens fotoner (masseløse) og nøytrinoer (massive, men lette nok til å være relativistiske) var mye viktigere. Annihileringen som fjernet anti-materien skjedde enda mye tidligere, så på den tiden var foton-bidraget enda større.

 

¹ Skalafaktoren er definert lik 1 ved universets størrelse i dag, og strekkes/reduseres sammen med universet.

Endret 7. mars 2015 av -trygve