Evrenin başlangıcı ve aynı zamanda sonu olması gereken Büyük Patlama'nın ardından, evrenin bildiğimiz şekliyle varlığını sürdürmesi büyük bir gizemdi. Bilim insanlarının genel kanısı, Büyük Patlama'nın madde ve antimaddeyi eşit miktarda ürettiği ve bu ikilinin birbirini yok ederek geriye yalnızca uzay ve enerji bıraktığı yönündeydi. Ancak, erken evrende var olan küçük bir dengesizlik, maddenin oluşmasına olanak tanıdı ki bu, bizim ve diğer tüm yapıların temelini oluşturan bir olguydu.
Fizikçiler, bu dengesizliğin olası bir açıklamasını sundu. Yeni bir çalışmaya göre, evrenin sırlarını aydınlatabilecek, göz ardı edilmiş, varsayımsal bir 'hayalet' parçacığı, varoluşumuzun sırrını çözebilir. Physical Review Letters'da yayımlanan araştırmada, fizikçiler bu 'steril nötrino'nun maddenin var olmasına nasıl izin verdiğini matematiksel modeller ve hesaplamalarla ortaya koydu.
Steril nötrino, sıradan maddenin etkileşimlerine tepki vermediği için bu adı almıştır; yalnızca yerçekimi ve Higgs alanından çok zayıf bir etkileşim hisseder. Araştırmacılardan biri, bu ağır ve izole nötrinonun uzun süredir parçacık fiziğinde önemsiz bir detay olarak görüldüğünü ancak inanılmaz derecede yavaş bozunması sayesinde, evren soğuduktan sonra yeterince uzun süre varlığını sürdürerek enerjinin yoğunluğunu geçici olarak devralıp maddeye ağırlık veren bir dönemi tetiklediğini belirtti.
Steril nötrinoların evrenin 'kayıp' kütlesinin bir kısmının sorumlusu olabileceği düşünülüyor. Mevcut nötrinoların (üç türü biliniyor) kendileri de gizemlidir. Çekirdeksiz ve neredeyse kütlesiz olmaları nedeniyle, vücudumuzdan bile her an milyarlarca geçmektedir. Diğer kütleli parçacıklardan 10 milyar kat daha fazla sayıda bulunurlar. Elektronlar bile hafif kabul edilirken, nötrinolar en az bir milyon kat daha hafiftir.
Bu kütle gizemi, parçacıkların Higgs alanıyla olan etkileşimini ölçen 'Yukawa kuplajı' ile ilgilidir. Elektronların düşük kuplajı, düşük kütleli olmalarına neden olur. Nötrinolar ise bu alana neredeyse hiç etkileşimde bulunmazlar. Bu durum, 'denge mekanizması' olarak bilinen bir senaryoyu akla getirir: Sıradan nötrinolar bu kadar hafifken, keşfedilmemiş steril nötrino akrabalarının (belki de üç türü vardır) çok ağır olması beklenir.
İşte bu noktada, üçüncü, göz ardı edilmiş steril nötrino türü olan 'izole nötrino' devreye girer. Bu parçacık, erken evrendeki temel parçacıkların (elektronlar ve diğer leptonlar gibi) Standart Model Higgs bozonu yardımıyla antiparçacıklarıyla etkileşime girdiği sıcaklığı değiştirmiştir. Bu sıcaklık, madde-antimadde dengesizliğinin nasıl oluştuğunu şekillendiren bir anahtar görevi görmüştür.
Steril nötrino, diğer iki steril nötrino kardeşinden daha yavaş bozunarak, daha fazla madde parçacığının oluşmasına yol açmıştır. Daha uzun süre ortalıkta kalarak, erken evrenin enerji dengesini geçici olarak bozmuş, maddeye ağırlık veren bir duruma yol açmıştır. Bu durum, galaksileri ve bulutsuları oluşturan ekstra madde parçacıklarının hayatta kalmasını sağlamıştır.
Bu çalışmanın en hafif nötrino kütlesini hesaplaması, onu yanlışlanabilir kılıyor. Parçacık fiziği deneyleriyle bu kütleyi incelemek, steril nötrinoların varlığını veya yokluğunu belirlemeye yardımcı olabilir. Bu araştırma, 'maddenin nasıl kazandığına' dair yeni bir açıklama sunmaktadır. Erken evren genişlemesindeki dramatik değişimlerin, kozmik dalgalar gibi gözlemlenebilir izler bıraktığı düşünülüyor. Dolayısıyla, unutulmuş ama yavaş bozunan bu steril nötrino, uzay-zamandaki dalgalanmalar üzerindeki etkisiyle tespit edilebilir olabilir.
Ancak evrenin doğumunun fısıltılarını duymak zorlu bir iştir ve devasa lazer üçlülerinden oluşan uzay görevleri gibi gelecek nesil gözlemevleri gerektirebilir. Kısacası, varoluşumuzdan sorumlu olabilecek steril nötrino artık yok olmuşsa ve bugünkü normal nötrinolar bu kadar hayalet gibiyse, hepimiz bir hayaletin hayaletinin ürünü olabiliriz.
Kaynakça: sciencealert.com
