Αστροφυσικοί επεσήμαναν την υπογραφή νετρίνων από την εποχή του Big Bang

Πηγή: Nature, 17 Ιουνίου 2005

Η ανακάλυψη ιχνών από νετρίνα στο Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων (CMB) λίγα δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, επιβεβαιώνουν τα σημερινά μοντέλα της προέλευσης του Σύμπαντος, και μπορούν να δώσουν στοιχεία για τη γέννηση του.

Τα νετρίνα είναι δύσκολο να μελετηθούν, επειδή αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την κανονική ύλη - τρισεκατομμύρια από αυτά διέρχονται μέσω του σώματός σας κάθε δευτερόλεπτο χωρίς να αλληλεπιδράσουν. Αλλά ο Roberto Trotta, αστροφυσικός από το πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και ο συνάδελφός του Alessandro Melchiorri από το πανεπιστήμιο της Ρώμης, λένε ότι η υπογραφή των αρχέγονων νετρίνων βρίσκεται στο Μικροκυματικό Κοσμικό Υπόβαθρο (CMB).

Αυτά τα μικροκύματα είναι το κατάλοιπο του φωτός που έλαμψε 300.000 έτη περίπου μετά από το Big Bang, όταν το φως έγινε για πρώτη φορά ελεύθερο να κινηθεί χωρίς εμπόδια από το υλικό του αρχικού σύμπαντος.

Οι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι η CMB είναι ελαφρώς ανώμαλη, ανακλώντας έτσι την άμορφη κατανομή της ύλης στο πρόωρο Σύμπαν. Ο Wayne Hu, κοσμολόγος από το πανεπιστήμιο του Σικάγου, πρότεινε ότι τα νετρίνα πρέπει να είχαν επίπτωση σε αυτούς τους κυματισμούς της CMB. Κι αυτό είναι το συμπέρασμα που βρήκαν οι αστροφυσικοί Trotta και Melchiorri, ενώ η εργασία τους θα παρουσιαστεί στο Physical Review Letters.

Απρόβλεπτα άμορφος

Κατά τη διάρκεια του Big Bang, η ύλη κατανεμήθηκε ανισομερώς. Αυτή η κατανομή ήταν αποτέλεσμα της κοκκώδους υφής της ύλης στην μικροκλίμακα: τα υποατομικά σωματίδια είτε υπάρχουν σε ένα χώρο είτε δεν υπάρχουν, καθιστώντας έτσι την κατανομή της ύλης απρόβλεπτα άμορφη.

Καθώς το σύμπαν αυξήθηκε, τα κομμάτια του επίσης επεκτάθηκαν, μεταφέροντας την ύλη κατά άνισο τρόπο μέσα στο σύμπαν. Η CMB, παραδείγματος χάριν, περιέχει κυματισμούς που διαχωρίζονται κατά, περίπου, μία μοίρα - το ίδιο μέγεθος με την Πανσέληνο, όπως φαίνεται από τη Γη.

Οι Trotta και Melchiorri δούλεψαν υποθέτοντας ότι τα γρήγορα, ενεργητικά νετρίνα στο πρόωρο σύμπαν άλλαξαν την τοπική βαρύτητα αρκετά ώστε να εξομαλύνουν κάποιους από τους κυματισμούς της CMB. Η επιρροή των νετρίνων θα ήταν λεπτή, αλλά ενδεχομένως ορατή.

Έτσι, όταν εξέτασαν την CMB σε μια κλίμακα περίπου ενός εκατοστού έως ενός χιλιοστού της μοίρας, βρήκαν λιγότερη απόκλιση από το αναμενόμενο. Το φαινόμενο αυτό ταιριάζει με την πρόβλεψη ότι τα νετρίνα έχουν εξομαλυντική επίδραση. "Το γεγονός ότι μπορούμε να δούμε αυτά τα στοιχεία στο χάρτη του WMAP ήταν μια μεγάλη έκπληξη για μας", λέει ο Trotta.

Σωστή κατεύθυνση

Η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστροφυσικούς να πάνε πιο πίσω στον χρόνο. Η πιο παλιά εποχή που μπορούμε να δούμε σήμερα είναι 300.000 έτη μετά από το Big Bang. Αλλά τα νετρίνα θα είχαν διαμορφώσει την CMB μερικά δευτερόλεπτα μετά από τη γέννηση του σύμπαντος.

Ο Hu προσθέτει ότι μαθαίνοντας για τα νετρίνα στο πρόωρο σύμπαν καθώς και την αλληλεπίδρασή τους με την CMB, πρέπει να διδάξει τους ερευνητές και για άλλα σωματίδια εκείνης της εποχής. Τέτοια σωματίδια, παραδείγματος χάριν, μπορούν να σταματήσουν τα νετρίνα από το να εξομαλύνουν τη Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου (CMB).

Οι παρατηρήσεις δεν είναι οριστικές ακόμα. "Δεν είναι αρκετά αρκετά ισχυρές, αλλά ακολουθούμε τη σωστή κατεύθυνση", λέει ο Trotta. Και προσθέτει ότι το επόμενο σύνολο στοιχείων όσον αφορά τη CMB, που αναμένεται αυτό το έτος, θα μπορούσε να δώσει μια σταθερότερη απάντηση.

Στο μεταξύ, ο Hu λέει ότι είναι καθησυχαστικό ότι τα αποτελέσματα είναι σύμφωνα με τις θεωρητικές προβλέψεις. "Έχουμε εκπλαγεί στο παρελθόν με την απώλεια της ύλης και της ενέργειας στις προηγούμενες εκδόσεις του Καθιερωμένου Κοσμολογικού Μοντέλου", λέει ο Hu. "Είναι βεβαίως πιθανόν να εκπλαγούμε και πάλι."

Home