یکی از بزرگترین اسرار کیهان شناسی این است که چرا جهان از ماده بسیار بیشتر از پادماده تشکیل شده است، اساساً چرا ما وجود داریم. اکنون تیمی از فیزیکدانان نظری می‌گویند که می‌دانند چگونه پاسخ را بیابند. تنها کاری که آنها باید انجام دهند این است که امواج گرانشی تولید شده توسط اجسام کوانتومی عجیب و غریب به نام توپ های کیو را پیدا کنند.
هر نوع ماده معمولی یک شریک ضد ماده با ویژگی های متضاد دارد - و هنگامی که ماده با پادماده تعامل می کند، این دو یکدیگر را نابود می کنند. این واقعیت وجود ما را به یک راز تبدیل می کند، زیرا کیهان شناسان کاملاً مطمئن هستند که مقادیر مساوی از ماده و پادماده در سپیده دم جهان تولید شده است. این شرکای ماده و پادماده باید یکدیگر را نابود می کردند و جهان را اصلاً از همه ماده خالی می کردند. با این حال ماده وجود دارد و محققان به آرامی دلایل آن را کشف می کنند.
یکی از دلایل بالقوه ممکن است در توپ های کیو نهفته باشد، "توده های" نظری که پس از انفجار بزرگ، قبل از اینکه جهان به سرعت یک بالون باد شود، شکل می گیرد. این اجسام دارای عدم تقارن ماده-پادماده خود هستند، به این معنی که در هر توپ Q بخش های نابرابر ماده و پادماده وجود دارد. وقتی این توپ‌های کیو بیرون می‌زنند، ماده بیشتری نسبت به پادماده آزاد می‌کنند - و امواج گرانشی را در فضا-زمان ایجاد می‌کنند. بر اساس مقاله جدیدی که در 27 اکتبر در ژورنال Physical Review Letters منتشر شد، اگر این اجرام واقعا وجود داشتند، ما می توانستیم آنها را با کمک امواج گرانشی پیدا کنیم.
متصل: انفجار بزرگ تا کنون در 10 مرحله آسان
بر اساس فیزیک ذرات، تار و پود جهان با میدان های کوانتومی مختلفی پوشیده شده است که هر یک ویژگی (مانند الکترومغناطیس) را در تمام نقاط فضا توصیف می کند. نوسانات در این زمینه ها باعث ایجاد ذرات اساسی می شود که واقعیت فیزیکی ما را می سازند. برای نشان دادن نحوه کار این زمین‌ها، ترامپولین را با یک توپ بولینگ در مرکز آن تصور کنید. شکلی که توپ بولینگ به ترامپولین می دهد نشان می دهد که هر نقطه از میدان چقدر انرژی به جهان کمک می کند - هر چه به فرورفتگی مرکزی نزدیک تر باشد، انرژی بالقوه بیشتر است. همانطور که شکل سطح ترامپولین تعیین می کند که چگونه سنگ مرمر دور توپ بولینگ بچرخد، "شکل" زمین نیز رفتار زمین را کنترل می کند.
نظریه ای که در سال 1985 توسط فیزیکدانان دانشگاه پرینستون، ایان افلک و مایکل داین ارائه شد، به دنبال توضیح عدم تقارن ماده-ضد ماده جهان است و می گوید که میدان های حاکم بر این انبساط اولیه بالون مانند جهان باید کاملاً کم عمق باشند تا این تورم اتفاق بیفتد. - به عبارت دیگر، توپ بولینگ در مرکز ترامپولین خیلی سنگین نبود. و همانطور که سنگ مرمری که در اطراف فرورفتگی کم عمق توپ بولینگ می چرخد سرعت زیادی نمی گیرد یا از دست نمی دهد، شکل میدان به این معنی است که انرژی حاکم بر تورم کیهان ثابت می ماند.
از آنجا که تورم به این همگنی نیاز دارد، میدان نمی‌تواند به شدت با میدان‌های دیگر (به طور اساسی دیگر ترامپولین‌ها) برای ایجاد ذرات تعامل داشته باشد. اما بر اساس نظریه افلک و داین، این میدان با میدان های دیگر به گونه ای برهمکنش می کند که ذرات ماده بیشتری نسبت به ذرات پادماده ایجاد می کند. برای حفظ همان شکل، میدان حاوی این ذرات به صورت "توده" بود.
گراهام وایت، نویسنده اصلی این مقاله، فیزیکدان موسسه فیزیک و ریاضیات Cowley Universe، می گوید: "این توده ها توپ Q نامیده می شوند. آنها فقط زمین های توده ای هستند."
با انبساط جهان، این توپ های کیو در اطراف آویزان بودند. و در نهایت آنها به مهم ترین بخش جهان از نظر میزان انرژی در آنها نسبت به بقیه جهان تبدیل می شوند.
اما آنها برای همیشه دوام نمی آورند. وقتی توپ‌های کیو ناپدید می‌شوند - که جهان را با ماده بیشتری نسبت به پادماده پر می‌کنند - آنقدر ناگهانی این کار را انجام می‌دهند که امواج صوتی تولید می‌کنند. مطالعه جدید نشان می دهد که این امواج صوتی به عنوان منبع امواج فضا-زمان، معروف به امواج گرانشی، عمل می کنند. به گفته تیم وایت، اگر این امواج گرانشی وجود داشته باشند، می‌توان آنها را در زمین توسط آشکارسازهایی مانند تداخل‌سنج فضایی LISA ناسا و تلسکوپ زیرزمینی اینشتین اندازه‌گیری کرد.
این تنها نظریه ای نیست که عدم تقارن ماده-ضد ماده جهان را توضیح می دهد. اما وایت گفت که این خوب است، زیرا ما در زمان هیجان انگیزی هستیم که اگر یکی از آن پارادایم ها درست باشد، احتمالاً می توانیم آن را ثابت کنیم. "[There are] مجموعه‌ای از ماشین‌ها را که در دهه 2030 روشن می‌کنیم، امیدواریم که این امواج گرانشی را ببینیم، "وایت گفت." اگر آنها را ببینیم، واقعاً هیجان‌انگیز است. این نیز خبر خوبی است، زیرا به این معنی است که نظریه‌های ساده‌تر احتمالاً درست هستند - و آزمایش آنها آسان‌تر است.
در ابتدا در Live Science منتشر شد.