Imediat după Big Bang ar fi urmat o perioadă de expansiune extrem de rapidă a Universului – denumită inflaţia cosmică, dar şi o tranziţie de fază care ar fi generat unde gravitaţionale care ar putea fi măsurate în următorii ani şi ne-ar ajuta să înţelegem cum de materia a supravieţuit antimateriei, dezlegând şi o parte din misterele neutrinilor.

Cum de materia a supravieţuit antimateriei formând galaxii, stele, planete şi… oameni? Întrebarea este una dintre cele mai importante şi un răspuns clar încă nu a fost dat de oamenii de ştiinţă. Imediat după Big Bang numărul de particule şi cel al antiparticulelor (antimaterie) era la fel de mare – ceea ce ar însemna că materia şi antimateria s-ar fi anihilat, lăsând în urmă radiaţie. Noi nu am exista! Nimic din ceea ce vedem în Univers nu ar putea exista. Şi totuşi, Universul pe care-l vedem conţine miliarde de galaxii formate din materie în timp ce antimateria a dispărut!

De mulţi ani cercetătorii caută să dezlege această enigmă a existenţei noastre: până la ora actuală s-a demonstrat cum că anumite particule şi antiparticule, precum kaonii, au legi diferite – ceea ce ar putea oarecum explica de ce a dispărut anitmateria: a „murit”. Însă diferenţa măsurată este mult mai mică decât cea necesară explicaţiei cantităţii de materie din Univers.

Un grup de cercetători, condus de Graham White de la TRIUMF, Canada, a publicat recent un articol în Physical Review Letters, în care caută să dezlege această enigmă şi să găsească posibile semnale pe care le-am putea măsura pentru a confirma teoria pe care o propun.

În articolul publicat cercetătorii susţin că în primele clipe ale Universului ar fi avut loc aşa-numita expansiune extrem de rapidă numită inflaţie. În această perioadă extrem de scurtă de timp (mult sub o secundă) Universul s-ar fi „umflat” de multe miliarde de miliarde de ori – practic cu o expansiune mult mai mare decât viteza luminii (ceea ce nu contrazice teoria lui Einstein care are de-a face cu mişcarea în spaţiu şi nu cu ceea ce se întâmplă cu spaţiul însuşi).

White şi colegii susţin că Universul a trecut printr-o tranziţie de fază, precum apa care se transfomă din apa în gheaţă sau în vapori, sau cea care transformă anumite materiale în superconductori când temperatura scade sub o valoare critică. Acest proces ar fi dat naştere unor defecte cosmice în structura spaţiului şi a timpului a Universului, ceea ce a avut drept consecinţă formarea unor aşa-numite corzi (strings) cosmice. Pe măsură ce Universul evolua aceste corzi dădeau naştere unor unde gravitaţionale, deformări ale structurii spaţio-temporale ale Universului, care de atunci continuă să se propage în Univers. Acelaşi proces ar explica şi anumite mistere ale neutrinilor, prin posibila existenţă a unui al patrulea tip de neutrini (neutrinii sterili) care nu au fost descoperiţi până la ora actuală.

Dacă într-adevăr aceste unde gravitaţionale primordiale există se speră că vor fi descoperite în viitor, de antene gravitaţionale foarte sensibile precum Laser Interferometer Space Antenna, care va fi situată în spaţiu, lansarea fiind prevăzută pentru 2034.

Între timp continuă studiul neutrinilor, care ar putea da la rândul lui o serie de rezultate şi informaţii extrem de utile pentru a înţelege dacă mecanismul propus de cercetători, denumit seesaw, ar putea explica de ce neutrinii au mase atât de mici şi care ar fi acestea; în prezent se ştie doar ca neutrinii, de trei tipuri diferite, au masă – însă nimeni până în prezent nu a fost în stare să o măsoare, în ciuda unor eforturi deosebite.

Undele gravitaţionale primordiale, cele generate de corzile cosmice, se suprapun cu undele generate de stele de neutroni şi găuri negre, însă au totuşi caracteristici diferite ceea ce face ca să fie posibil de identificat.

Studiul undelor gravitaţionale şi al neutrinilor ar putea dezlega misterul exstenţei noastre şi a Universului, prin înţelegerea proceselor care au avut loc imediat după Big Bang şi care ar fi distrus antimateria lăsând în urma materia din care suntem făcuţi.

[Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional “Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe]