Două dintre cele mai mari descoperiri ale fizicii din ultimul deceniu sunt descoperirea faptului că particulele subatomice nesigure numite neutrino au de fapt o cantitate mică de masă și detectarea faptului că expansiunea universului crește viteza.
Acum, trei fizicieni ai Universității din Washington sugerează că cele două descoperiri sunt legate integral printr-una dintre cele mai ciudate caracteristici ale universului, energia întunecată, o legătură despre care spun că ar putea fi cauzată de o particulă subatomică nerecunoscută anterior, pe care o numesc „acceleron”.
Energia întunecată a fost neglijabilă în universul timpuriu, dar acum reprezintă aproximativ 70 la sută din cosmos. Înțelegerea fenomenului ar putea ajuta la explicarea motivului pentru care într-o zi, mult timp în viitor, universul se va extinde atât de mult, încât nici alte stele sau galaxii nu vor fi vizibile pe cerul nostru nocturn și, în final, ar putea ajuta oamenii de știință să discerne dacă extinderea universului va continua pe termen nelimitat.
În această nouă teorie, neutrinii sunt influențați de o nouă forță rezultată din interacțiunile lor cu acceleronii. Energia întunecată rezultă pe măsură ce universul încearcă să desprindă neutrinii, producând o tensiune ca aceea în banda de cauciuc întinsă, a spus Ann Nelson, profesoară de fizică UW. Ea a spus că această tensiune alimentează expansiunea universului.
Neutrinii sunt creați de trilioane în cuptoarele nucleare ale stelelor, cum ar fi soarele nostru. Străluiesc prin univers și miliarde trec prin toată materia, inclusiv prin oameni, în fiecare secundă. În afară de o masă minusculă, ele nu au nicio sarcină electrică, ceea ce înseamnă că interacționează foarte puțin, chiar dacă, cu materialele prin care trec.
Dar interacțiunea dintre acceleroni și alte materii este și mai slabă, a spus Nelson, motiv pentru care acele particule nu au fost încă văzute de detectoare sofisticate. Cu toate acestea, în noua teorie, acceleronii prezintă o forță care poate influența neutrinii, o forță pe care crede că poate fi detectată printr-o varietate de experimente cu neutrino care operează deja în întreaga lume.
„Există multe modele de energie întunecată, dar testele sunt în mare parte limitate la cosmologie, în special măsurând rata de expansiune a universului. Deoarece acest lucru implică observarea unor obiecte foarte îndepărtate, este foarte dificil să faci o astfel de măsurare cu exactitate ”, a spus Nelson.
„Acesta este singurul model care ne oferă un mod semnificativ de a face experimente pe Pământ pentru a găsi forța care dă naștere la energia întunecată. Putem face acest lucru folosind experimente existente cu neutrino. ”
Noua teorie este avansată într-o lucrare de Nelson; David Kaplan, de asemenea profesor de fizică în UW; și Neal Weiner, un asociat de cercetare în fizică. Munca lor, susținută în parte de o finanțare din partea Departamentului de Energie al S.U.A., este detaliată într-o lucrare acceptată pentru publicare într-o ediție viitoare a Physical Review Letters, o revistă a American Physical Society.
Cercetătorii spun că masa unui neutrino se poate schimba de fapt în funcție de mediul prin care trece, în același mod, aspectul luminii se schimbă în funcție de faptul că călătorește prin aer, apă sau o prismă. Asta înseamnă că detectoarele de neutrino pot găsi descoperiri oarecum diferite, în funcție de locul în care se află și de ceea ce îi înconjoară.
Dar, dacă neutrinii sunt o componentă a energiei întunecate, aceasta sugerează existența unei forțe care să concilieze anomaliile dintre diversele experimente, a spus Nelson. Existența acestei forțe, formată atât din neutrini cât și din acceleroni, va continua să alimenteze extinderea universului, a spus ea.
Fizicienii au urmărit dovezi care ar putea spune dacă universul va continua să se extindă la nesfârșit sau va ajunge la o oprire bruscă și se va prăbuși asupra lui însuși într-o așa-numită „mare criză”. În timp ce noua teorie nu prevede o „mare criză”, a spus Nelson, aceasta înseamnă că, la un moment dat, expansiunea va înceta să devină mai rapidă.
„În teoria noastră, în cele din urmă, neutrinii s-ar îndepărta prea mult și ar deveni prea masivi pentru a mai fi influențați de efectul energiei întunecate, astfel încât accelerarea expansiunii ar trebui să se oprească”, a spus ea. „Universul ar putea continua să se extindă, dar într-un ritm în continuă scădere.”
Sursa originală: Comunicat de presă al Universității din Washington
