Nötrinolar Maddeyle Çevrili Olmamızın Anahtarı Olabilir

Neutrinos düzenli maddeyle güçlü şekilde etkileşmez. Süre giden sayısız neutrino bizim üzerinden etkisiz geçiyor. Ancak neutrinos her zaman bu kadar zayı etkileşen parçacıklar değildi. Kozmik tarihin en erken anlarında neutrinos protonlar, nötronlar ve elektronlarla hâlâ güçlü şekilde etkileşiyordu. Bu parçacıkların tümü, Evren kritik bir noktaya ulaşarak genişleyene kadar bir süre termal dengedeydi. Büyük Patlama‘dan yaklaşık bir saniye sonra nötronlar diğer madde parçacıklarından ayrıştı. Bugün gözlemlediğimiz neutrinos’a benzer davranışlar sergilemeye başladılar.

Bu ayrışmış neutrinos hâlâ Evreni dolduruyor. Kozmik neutrino arka planını oluşturuyorlar. Kozmik mikrodalga arka planına benzer, Büyük Patlama’nın bir parçacık yankısı. Günümüz çağında bu neutrinos Evrenin evriminde güçlü bir rol oynamaz, ancak bazıları madde ağırlıklı bir Evrende yaşamamızın nedeni olabilir.

Evrenin temel simetrilerinden biri, her temel parçacığın bir ikizinin olmasıdır. Elektronların pozitronu vardır. Kuarkların anti-kuarkları vardır. Protonların anti-protonları vardır. Doğru koşullar altında parçacıklar oluşturabilirsiniz, ancak onlar her zaman çiftler halinde gelir. Bu yüzden kozmolojinin büyük sorunlardan biri, madde ağırlıklı bir Evrende yaşamamızın nedenidir. Büyük Patlama eşit miktarlarda madde ve antimadde oluşturduysa, tüm antimadde nereye gitti? Cevap ağır, ayrışmış neutrinoslar olabilir.

Neutrinoslar elektrik yüküne sahip olmasalar da hem madde hem de antimadde neutrinosları vardır. Bunlar yük yerine helisite veya sağ-sol eliyle ayrışırlar. Madde neutrinosları her zaman sol eldir, antimadde neutrinosları ise sağ eldir. Modern Evrende yalnızca sol el neutrinoslar maddeyle etkileşir. Sağ el olanlar çok çok küçük bir yerçekimi etkisine sahiptir ancak aksi halde “steril” neutrinoslardır.

Neutrinoslar ayrıca üç farklı çeşitte veya aromada gelir. Madde için bu üç aroma, elektron, muon ve tauon ile ilişkilidir; bu yüzden neutrinosların üç ol kütle değeri vardır. Anti-neutrinoslar anti-parçacıklara karşılık gelir ve yine üç kütle değeri taşır. Bu en son çalışma, en büyük kütleli neutrinosları değil, en büyük kütleli anti-neutrinosları inceliyor. Araştırmacıların deyimiyle “ağır ayrışmış neutrino”.

Ağır ayrışmış neutrinoslar bir süre Evreni domine etmiş olabilir. Kaynak: Roshan & Show

Yazarların modelinde, ağır neutrinosların bozunuma uğrayabileceğini belirtiyorlar. Bu ağır neutrinosların yarı ömrünün nispeten uzun olması nedeniyle, elektronlar, protonlar, pozitronlar ve anti-protonlar oluşmadan çok sonra bozunmuş olmaları gerektiğini savunuyorlar. Ağır antimadde bozunduğunda, ortaya çıkan yan ürünler Evreni biraz ısıtıp antimadde parçacıklarının bir kısmını yok ederek nötr fotonlar oluşturdu. Sonuç olarak, madde ile antimadde arasındaki denge madde lehine kaydı. Evrenin geri kalan antimaddesi sıradan parçacık etkileşimleriyle yok edildi ve bugün gördüğümüz madde geriye kaldı.

Bu model doğruysa, neutrino ağırlıklı dönem, ilkel dalga gözlemcileri o noktaya ulaşana kadar ölçülebilir bir etkiye sahip olacaktır. Dalga gözlemcileri ilkel dalgaları algılayabileceğimiz düzeye gelince, bu modeli test edebiliriz. Kozmik neutrino arka planında da ölçülebilir bir etki olacaktır. Belki de gelecekte Büyük Patlama’nın en güçlü sonuçlarından birinin, Evrenin en zayı etkileşimlerinden birinden kaynaklandığını keşfedeceğiz.