To av de største gjennombruddene i fysikken i løpet av det siste tiåret er oppdagelsen at plyndrende subatomære partikler kalt nøytrino faktisk har en liten mengde masse og oppdagelsen av at utvidelsen av universet faktisk øker hastigheten.
Nå antyder tre fysikere fra University of Washington at de to funnene er integrert koblet gjennom et av de merkeligste trekk ved universet, mørk energi, en kobling de sier kan være forårsaket av en tidligere ikke anerkjent subatomisk partikkel de kaller "akseleronen."
Mørk energi var ubetydelig i det tidlige universet, men nå utgjør det omtrent 70 prosent av kosmos. Å forstå fenomenet kan bidra til å forklare hvorfor en dag, lenge i fremtiden, universet vil utvide seg så mye at ingen andre stjerner eller galakser vil være synlige på nattehimmelen vår, og til slutt kan det hjelpe forskere å skjønne om utvidelsen av universet vil fortsette på ubestemt tid.
I denne nye teorien blir nøytrinoer påvirket av en ny kraft som følger av deres interaksjon med akseleroner. Mørk energi blir resultatet når universet prøver å trekke nøytrinoer fra hverandre, noe som gir en spenning som i et strukket gummibånd, sa Ann Nelson, en UW-fysikkprofessor. Den spenningen gir næring til universets utvidelse, sa hun.
Nøytrinoer er skapt av billionene i atomovnene til stjerner som vår sol. De strømmer gjennom universet, og milliarder går gjennom all materie, inkludert mennesker, hvert sekund. Foruten en liten masse har de ingen elektrisk ladning, noe som betyr at de samhandler veldig lite, om i det hele tatt, med materialene de passerer gjennom.
Men samspillet mellom akselerasjoner og annen materie er enda svakere, sa Nelson, og det er grunnen til at disse partiklene ennå ikke er blitt sett av sofistikerte detektorer. Imidlertid viser akseleroner i den nye teorien en styrke som kan påvirke nøytrinoer, en styrke hun mener kan oppdages ved en rekke nøytrinoeksperimenter som allerede opererer rundt om i verden.
"Det er mange modeller av mørk energi, men testene er for det meste begrenset til kosmologi, og måler spesielt universets ekspansjonshastighet. Fordi dette innebærer å observere veldig fjerne objekter, er det veldig vanskelig å foreta en slik måling nøyaktig, ”sa Nelson.
“Dette er den eneste modellen som gir oss en meningsfull måte å gjøre eksperimenter på jorden for å finne kraften som gir opphav til mørk energi. Vi kan gjøre dette ved å bruke eksisterende nøytrinoeksperimenter. ”
Den nye teorien er avansert i en artikkel av Nelson; David Kaplan, også UW-fysikkprofessor; og Neal Weiner, en UW-forskningsassistent i fysikk. Arbeidet deres, delvis støttet av et tilskudd fra U.S. Department of Energy, er detaljert i en artikkel som er akseptert for publisering i en kommende utgave av Physical Review Letters, et tidsskrift for American Physical Society.
Forskerne sier at en nøytrino-masse faktisk kan endre seg i henhold til omgivelsene den passerer gjennom, på samme måte som lysets utseende endres avhengig av om den reiser gjennom luft, vann eller et prisme. Det betyr at nøytrino detektorer kan komme med noe forskjellige funn avhengig av hvor de er og hva som omgir dem.
Men hvis nøytrinoer er en komponent av mørk energi, antyder det eksistensen av en styrke som vil forene anomalier mellom de forskjellige eksperimentene, sa Nelson. Eksistensen av den styrken, som består av både nøytrinoer og akselerasjoner, vil fortsette å gi drivstoff til utvidelsen av universet, sa hun.
Fysikere har fulgt bevis som kan fortelle om universet vil fortsette å utvide seg på ubestemt tid eller komme til å stoppe brått og kollapse på seg selv i en såkalt "stor knase." Mens den nye teorien ikke foreskriver en “stor knase”, sa Nelson, betyr det at utvidelsen på et tidspunkt vil slutte å komme raskere.
"I teorien vår ville til slutt nøytrinoene komme for langt fra hverandre og bli for massiv til å bli påvirket av effekten av mørk energi lenger, så akselerasjonen av utvidelsen måtte stoppe," sa hun. "Universet kan fortsette å utvide seg, men i en stadig synkende hastighet."
Opprinnelig kilde: University of Washington News Release
