Une nouvelle étude pourrait aider à répondre à l'un des plus grands mystères de l'univers: pourquoi y a-t-il plus de matière que d'antimatière? Cette réponse, à son tour, pourrait expliquer pourquoi tout, des atomes aux trous noirs, existe.
Il y a des milliards d'années, peu après le Big Bang, l'inflation cosmique a étiré la minuscule graine de notre univers et transformé l'énergie en matière. Les physiciens pensent que l'inflation a initialement créé la même quantité de matière et d'antimatière, qui s'anéantissent au contact. Mais alors quelque chose s'est produit qui a fait pencher la balance en faveur de la matière, permettant à tout ce que nous pouvons voir et toucher d'exister - et une nouvelle étude suggère que l'explication est cachée dans de très légères ondulations dans l'espace-temps.
"Si vous commencez avec une composante égale de matière et d'antimatière, vous finirez par n'avoir rien", car l'antimatière et la matière ont une charge égale mais opposée, a déclaré Jeff Dror, auteur principal de l'étude, chercheur postdoctoral à l'Université de Californie. , Berkeley et chercheur en physique au Lawrence Berkeley National Laboratory. "Tout anéantirait."
De toute évidence, tout n'a pas été anéanti, mais les chercheurs ne savent pas pourquoi. La réponse pourrait impliquer des particules élémentaires très étranges appelées neutrinos, qui n'ont pas de charge électrique et peuvent agir soit comme matière soit comme antimatière.
Une idée est qu'environ un million d'années après le Big Bang, l'univers s'est refroidi et a subi une transition de phase, un événement similaire à la façon dont l'eau bouillante transforme le liquide en gaz. Ce changement de phase a incité les neutrinos en décomposition à créer plus de matière que d'antimatière par une "petite, petite quantité", a déclaré Dror. Mais "il n'y a aucun moyen très simple - ou presque aucun moyen - de sonder et de comprendre s'il s'est réellement produit dans le premier univers".
Mais Dror et son équipe, à travers des modèles théoriques et des calculs, ont trouvé un moyen de voir cette transition de phase. Ils ont proposé que le changement aurait créé des fils d'énergie extrêmement longs et extrêmement minces appelés "cordes cosmiques" qui imprègnent encore l'univers.
Dror et son équipe ont réalisé que ces cordes cosmiques créeraient très probablement de très légères ondulations dans l'espace-temps appelées ondes gravitationnelles. Détectez ces ondes gravitationnelles, et nous pouvons découvrir si cette théorie est vraie.
Les ondes gravitationnelles les plus fortes de notre univers se produisent lorsqu'une supernova, ou explosion d'étoiles, se produit; lorsque deux grandes étoiles tournent en orbite; ou lorsque deux trous noirs fusionnent, selon la NASA. Mais les ondes gravitationnelles proposées causées par des cordes cosmiques seraient beaucoup plus minuscules que celles que nos instruments ont détectées auparavant.
Cependant, lorsque l'équipe a modélisé cette transition de phase hypothétique dans diverses conditions de température qui auraient pu se produire pendant cette transition de phase, ils ont fait une découverte encourageante: dans tous les cas, les cordes cosmiques créeraient des ondes gravitationnelles qui seraient détectables par les futurs observatoires, tels que le Antenne spatiale de l'interféromètre laser de l'Agence spatiale européenne (LISA) et proposé Big Bang Observer et l'Observatoire des ondes gravitationnelles (DECIGO) de Deci-hertz Interferometer Gravitational Wave Observatory de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale.
"Si ces cordes sont produites à des échelles d'énergie suffisamment élevées, elles produiront en effet des ondes gravitationnelles qui peuvent être détectées par les observatoires prévus", a déclaré à Live Science Tanmay Vachaspati, physicien théoricien à l'Arizona State University qui ne faisait pas partie de l'étude.
Les résultats ont été publiés le 28 janvier dans la revue Physical Review Letters.
Note de l'éditeur: Cette histoire a été mise à jour pour corriger les organisations en charge de LISA. Il est géré par l'Agence spatiale européenne, et non par la NASA, qui collabore au projet.
