Απόδειξη του φαινομένου της λεπτονικής ασυμμετρίας

Νέα μελέτη Γερμανών φυσικών φέρνει στο φως αποδείξεις για το φαινόμενο της λεπτονικής ασυμμετρίας, δηλαδή ότι το σύμπαν περιέχει διαφορετικές ποσότητες λεπτονίων και αντι-λεπτονίων.

Οι φυσικοί διαθέτουν πλήθος αποδείξεων για τη βαρυονική ασυμμετρία, δηλαδή ότι το σύμπαν περιέχει πολύ περισσότερη βαρυονική ύλη από ότι βαρυονική αντι-ύλη, αλλά λίγα πράγματα είναι γνωστά για τη λεπτονική ασυμμετρία.
Τα βαρυόνια είναι υποσωματίδια που σχηματίζονται από συνδυασμούς τριών κουάρκ. Τα πιο συνηθισμένα βαρυόνια είναι τα πρωτόνια και τα νετρόνια τα οποία σχηματίζουν την πλειοψηφία της ύλης που συναντάμε στην καθημερινή μας ζωή. Τα βαρυόνια μαζί με τα μεσόνια συνιστούν τα αδρόνια, τα οποία μπορούν να μετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις, σε αντίθεση με τα λεπτόνια.
Τα έξι λεπτόνια (ηλεκτρόνιο, μυόνιο, ταυ λεπτόνιο και τα αντίστοιχα νετρίνο τους) θεωρούνται και αυτά στοιχειώδη σωματίδια, και μαζί με τα κουάρκς αποτελούν τους δομικούς λίθους της ύλης. Ειδικά τα νετρίνο είναι πολύ πιο δύσκολα να ανιχνευθούν, λόγω του ότι είναι πολύ ελαφριά και ελάχιστα ενεργητικά.
Οι φυσικοί Ντόμινικ Σβαρτς και Μάικ Στούκε του Πανεπιστημίου Μπίλεφελντ ανέλυσαν δεδομένα από πειράματα κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας και έφτασαν στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν περιέχει σαφώς περισσότερα αντινετρίνο από ότι νετρίνο. Μάλιστα η λεπτονική ασυμμετρία είναι πιθανό να ξεπερνάει τη βαρυονική ασσυμετρία (10-10) κατά αρκετές τάξεις μεγέθους. Ο συνολικός αριθμός λεπτονίων επίσης κατά πάσα πιθανότητα είναι μεγαλύτερος από το συνολικό αριθμό βαρυονίων στο σύμπαν.
Αν και τα λεπτόνια είναι δύσκολο να εντοπιστούν, θα μπορούσαν να παρατηρηθούν στο πρώιμο σύμπαν καθώς επηρέασαν τη πυρηνοσύνθεση που έλαβε χώρα στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Συγκεκριμένα, τα λεπτόνια επηρέασαν την παραγωγή ηλίου στο πρώτο αυτό στάδιο του σύμπαντος, σύμφωνα με τον Σβαρτς.
Για αυτό το λόγο οι επιστήμονες μέτρησαν την αφθονία του αρχέγονου ηλίου στο σύμπαν, χρησιμοποιώντας δεδομένα από τρία τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένου αυτού στην έρημο Ατακάμα στη Χιλή. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα με προηγούμενα δεδομένα από εξωγαλακτικές περιοχές, μπόρεσαν να δώσουν μία εκτίμηση του βαθμού λεπτονικής ασυμμετρίας.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η ανάλυση επερχόμενων δεδομένων από τα τηλεσκόπια και η βελτίωση των μεθόδων μετρήσεων των ποσοτήτων ηλίου θα τους βοηθήσουν να φτάσουν σε μία ακόμα πιο ακριβή εκτίμηση της ασυμμετρίας λεπτονίων στο εγγύς μέλλον.

Πηγή: Ναυτεμπορική
http://phys.org/news/2013-03-early-universe-hint-giant-excess.html