Miksi maailmankaikkeudessa on ainetta enemmän kuin antiainetta? Hiukkasfysiikan yksi suuri mysteeri

Tiedeykkönen

Hiukkasfysiikan yksi suurista mysteereistä on nk. baryogeneesi, eli miksi maailmankaikkeudessa syntyi selvästi enemmän ainetta kuin antiainetta. Galaksit, planeetat ja tähdet ovat muodostuneet aineesta. Aineen olemassaolo on mahdollistanut sen, mitä meillä on tällä hetkellä. ”Jos aineen ja antiaineen epäsymmetria selviäisi, niin se antaisi tietoa, miksi mitään on olemassa ja minkä takia me olemme täällä”, sanoo apulaisprofessori Aleksi Vuorinen. Tätä aineen ja antiaineen epäsymmetriaa tutkivat hiukkasfyysikot Helsingin yliopistossa. Vuorinen ja tohtoritutkija Lauri Niemi ovat mukana tutkimuksessa, jossa selvitetään, voidaanko aineen ja antiaineen epäsymmetriaa selittää varhaisen maailmankaikkeuden Higgsin kentässä syntyneillä olomuodon muutoksilla, kuplilla. Higgsin kenttään liittyy tärkeä Higgsin hiukkanen. Baryogeneesi sai aikaan maailmankaikkeuden antiaineen ja aineen epäsymmetrian alkuräjähdystä seuraavina hetkinä. Aikaikkuna on noin kymmenen pikosekuntia eli sekunnin biljoonasosaa alkuräjähdyksen jälkeen. Tässä ohjelmassa tarkastellaan nimenomaan sähköheikkoa olomuodon muutosta eli faasitransitiota. Tutkimus on tarpeen, koska hiukkasfysiikassa oleellinen Standardimalli ei anna ratkaisua aineen ja antiaineen epätasapainolle maailmankaikkeudessa. Siksi tutkijat etsivät malliin teoreettisia laajennuksia, jotka toisivat ratkaisun aineen ja antiaineen mysteeriin. Toimittaja on Teija Peltoniemi. Kuva David Weir Helsingin yliopisto. Kuvassa on Higgsin kentän kuplia sekunnin-murto-osan ikäisessä maailmankaikkeudessa. Laajetessaan kuplat imevät sisäänsä ainehiukkasia ympäröivästä plasmasta. Kuplan seinämällä tapahtuvat sirontaprosessit voivat teoriassa luoda olosuhteet, joissa tavallisen aineen hiukkaset läpäisevät kuplan seinän hieman suuremmalla todennäköisyydellä kuin antiaineen hiukkaset. Tästä syntyvä pieni epäsymmetria voi lopulta selittää sen, miksi tavallista ainetta jää yli enemmän. Linkki videoon https://vimeo.com/334688168 jossa näkyy kuplien muodostumista. Tc on ns. kriittinen lämpötila, jossa kuplat alkavat muodostua. Kuplien sisällä lämpötila on pienempi kuin ulkopuolella, ja törmäyksissä muodostuu kuumempia alueita, jotka hidastavat kuplien laajenemista (tummanpunaiset alueet). Video Daniel Cutting.