Les ondes gravitationnelles pourraient être la clé pour expliquer pourquoi plus de matière a été laissée après le Big Bang


Les ondes gravitationnelles pourraient être la clé pour expliquer pourquoi plus de matière a été laissée après le Big Bang

L’asymétrie dans l’univers peut être le résultat du processus suivant : (1) Le potentiel de l’inflaton a une forme et part de son minimum. (2) A la fin du gonflage, un champ commence à tourner à son minimum. (3) Les taches de champ apparaissent dans divers patchs. (4) Ces taches fondent si rapidement qu’elles disparaissent pratiquement. (5) Cette disparition soudaine conduit à des ondes amplifiées dans l’espace et le temps. Graham et al. suggèrent que ces ondes pourraient être détectées par des détecteurs d’ondes gravitationnelles. Crédit photo : Kavli IPMU

Une équipe de chercheurs théoriques a découvert qu’il pourrait être possible de détecter des boules Q dans les ondes gravitationnelles, et leur découverte expliquerait pourquoi il reste plus de que d’antimatière le Big , rapporte une nouvelle étude dans Lettres d’examen physique.

La raison de l’existence humaine est qu’à un moment donné de la première seconde de l’existence de l’univers, d’une manière ou d’une autre, plus de matière que d’antimatière a été produite. L’asymétrie est si faible que chaque fois que dix milliards de particules d’antimatière sont produites, une seule particule de matière supplémentaire est produite. Le problème est que bien que cette asymétrie soit faible, les théories physiques actuelles ne peuvent pas l’expliquer. En fait, les théories standard disent que la matière et l’antimatière auraient dû être produites en quantités exactement égales, mais l’existence des humains, de la terre et de tout le reste dans l’univers prouve qu’il doit y avoir plus de physique non découverte.

Actuellement, une idée popularisée par les chercheurs est que cette asymétrie est apparue peu de temps après l’inflation, une période dans l’univers primitif où l’expansion était très rapide. Une masse aurait pu s’étendre à l’horizon se développer et se fragmenter de la bonne manière pour créer cette asymétrie.

Mais il était difficile de tester ce paradigme directement, même avec les plus grands accélérateurs de particules au monde, car l’énergie impliquée est des milliards à des milliards de fois plus que tout ce que les humains peuvent produire sur terre.

Désormais, une équipe de chercheurs au Japon et aux États-Unis, comprenant le chercheur du projet Graham White à l’Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l’univers, et le chercheur invité Alexander Kusenko, qui est également professeur de physique et d’astronomie à l’UCLA, ont une nouvelle façon de faire cette proposition pour tester en utilisant des blobs de terrain appelés Q-balls.

La nature des Q-balls est un peu difficile à comprendre, mais ce sont des bosons comme le boson de Higgs, explique Graham White, auteur principal et chercheur du projet à Kavli IPMU.

« Une particule de Higgs existe lorsque le champ de Higgs est excité. Mais le champ de Higgs peut faire d’autres choses, comme former un bloc. Si vous avez un champ qui est très similaire au champ de Higgs mais a une sorte de charge – pas une charge électrique, mais une sorte de charge – alors un bloc a la même charge qu’une particule. Puisque la charge ne peut pas simplement disparaître, le champ doit décider si elle doit être en particules ou en amas. S’il a moins d’énergie pour être en amas que dans les particules, alors le champ le fera. Un tas de touffes coagulantes fait une Q-ball. »

«Nous soutenons que ces pépites de terrain, connues sous le nom de Q-balls, restent très souvent pendant un certain temps. Ces boules Q s’éclaircissent plus lentement que la soupe de rayonnement de fond au fur et à mesure que l’univers s’étend, jusqu’à ce que finalement la majeure partie de l’énergie de l’univers se trouve dans ces taches. Pendant ce temps, de légères fluctuations dans la densité de la soupe de rayonnement commencent à se développer à mesure que ces taches dominent. Lorsque les Q-Balls se désintègrent, leur désintégration est si soudaine et rapide que les fluctuations du plasma se transforment en ondes sonores violentes, créant des ondulations spectaculaires dans l’espace et le temps connues sous le nom d’ondes gravitationnelles qui pourraient être découvertes au cours des prochaines décennies. La beauté de la recherche d’ondes gravitationnelles est que l’univers est complètement transparent aux ondes gravitationnelles jusqu’au début », a déclaré Weiss.

Les chercheurs ont également découvert que les conditions pour que ces ondes soient générées sont très courantes et que les ondes gravitationnelles résultantes devraient être suffisamment grandes et suffisamment basses pour être détectées par les détecteurs d’ondes gravitationnelles conventionnels.

« Si l’asymétrie s’est produite de cette manière, il est presque certain que nous découvrirons bientôt un signal depuis le début des temps qui confirme cette théorie sur la raison pour laquelle nous et le reste du monde de la matière existons en premier lieu », a déclaré White. .

Les détails de leur étude ont été publiés dans Lettres d’examen physique le 27 octobre.


De mystérieux nuages ​​pourraient fournir de nouveaux indices sur la matière noire


Plus d’information:
Graham White et al., Signaux d’ondes gravitationnelles détectables de la baryogénèse d’Affleck-Dine, Lettres d’examen physique (2021). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.127.181601

Fourni par l’Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l’univers (Kavli IPMU)

Devis: Les ondes gravitationnelles pourraient être la clé de la réponse à la raison pour laquelle plus de matière a été laissée après le Big Bang (2021, 8 décembre), consulté le 13 décembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-12-gravitational- clé-gauche-grand. html

Ce document est soumis au droit d’auteur. À l’exception du commerce équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif seulement.

Laisser un commentaire