物理学者は、なぜ物質が宇宙を支配するのかを明らかにします

彼らの答えは、軸と呼ばれる仮説的な粒子は、以前の考えほど重くないということです。軽い軸は触媒が少なくなり、より多くの物質が初期の宇宙を生き残ることができます。 「宇宙に問題がある理由は、この軸のような粒子のエキゾチックな崩壊に関係している」とテキサス大学の物理学助教授であるピーター・グラハムは述べた。 「私たちの計算では、a軸はこの崩壊を少し生成し、十分な物質が生き残るのに十分なほど軽いだけだったということでした。」

軸は、強力なCP問題の溶液として存在すると予測された仮想的な基本粒子であり、これは中性子に電気双極子モーメントがない理由についての理論的パズルです。 Peccei-Quinn理論は答えを提供し、軸が存在し、それらの相互作用が中性子の電気双極子モーメントをキャンセルすることを示唆しています。

軸の存在は物理学者によって積極的に追求されており、その質量は10^-36〜10^-26電子ボルトの範囲と考えられています。軸の質量は、初期宇宙の物質の進化への影響を決定します。重い軸は、速い中性子抗酸化振動につながり、それがすぐに物質を枯渇させるでしょう。軽い軸は、より多くの陽子が生き残ることができ、今日私たちが観察する物質が支配的な宇宙をもたらします。

axionの質量と光子との相互作用を調べるために、研究者チームは、テキサスアドバンスドコンピューティングセンター（TACC）でスーパーコンピューターとシミュレーションを実行しました。彼らは、広範囲のa軸質量を調査し、軸と光子相互作用の確率を計算しました。

彼らの計算では、約10^-28電子電圧のa軸質量の場合、軸と光子の結合が中性子 - アンチヌイトロン系の十分に遅い進化を誘導するのに十分な強さであり、初期の宇宙でより多くの物質を維持することが示されました。

この発見は、軸の検索の新しい可能性を開き、光学腔とX線の空洞を使用した実験がこの範囲に近い軸塊の質量をプローブできることを示唆しています。

この研究はJournal Physical Review Lettersに掲載され、シカゴ大学のKavli宇宙物理学研究所のDavid MooreとGordan Krnjaicとのコラボレーションを含みました。この作業は、エネルギー省、国立科学財団、およびアルフレッドP.スローン財団によってサポートされていました。