「マヨラン」とは正反対の奇妙な粒子で、宇宙最大の謎を説明できる可能性があると科学者らは主張
私たちの宇宙には物質と反物質の間に重大な不均衡が存在しますが、「マヨラン」と呼ばれる奇妙な粒子が最終的にそれを説明できる可能性があることが、大胆な新しい研究によって示唆されています。
隠された「ゴースト粒子」のファミリーが、宇宙のすべての暗黒物質の原因である可能性があり、物質が存在する理由も、最近のプレプリント研究で示唆されています。
現代の宇宙論における最も不可解な問題の 1 つは、そもそもなぜ宇宙が物質で満たされているのかということです。問題は、ほぼすべての基本的な粒子反応で正確な数の物質と反物質の粒子が生成され、その後、エネルギーの閃光で互いに消滅し合うことです。しかし、宇宙には物質が豊富にありますが、反物質はほとんどありません。では、なぜ初期の宇宙ではすべてが消滅しなかったのでしょうか?
この問題はバリオ発生として知られており、有力な仮説は、 何らかの未知のプロセスがビッグバンの最初の瞬間に物質と反物質の不均衡を引き起こしたというものです。しかし、そのプロセスは一体何だったのでしょうか?
新しい研究は、 その答えがニュートリノとして知られる幽霊のような小さな粒子にあるかもしれないことを示唆しています。この研究は 12 月 18 日にプレプリント サーバー arXiv で公開されましたが、まだ査読されていません。
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ニュートリノには 3 種類あり、それらはすべて奇妙な性質を持っています。まず、 電子の質量よりもはるかに小さいほんの少しの質量しかありません。また、それらはすべて「左巻き」です。これは、両方向に配向できる他のすべての粒子とは異なり、内部スピンが移動中に一方向にのみ配向することを意味します。
このことから、私たちがまだ検出していないニュートリノの種類、つまり既知のニュートリノの右巻きタイプが存在するのではないかという推測が生まれています。それは、ニュートリノの左巻きと右巻きの間の相互作用によって、ニュートリノに質量が生じる可能性があるためです。
砕け散った宇宙
研究者らは最近の論文で、非常に大きな質量を持つ 2 つの右巻きニュートリノ種が存在するというモデルを提案しました。このモデルは、宇宙の初期の瞬間には、左巻きニュートリノと右巻きニュートリノが完全にバランスが取れていたことを示しました。しかし宇宙が膨張して冷えるにつれて、そのバランスが崩れ、対称性が破れ、左巻きニュートリノが質量を獲得し、右巻きニュートリノが視界から消えてしまうのです。
しかし、研究者のモデルでは、この大変動が別の結果をもたらすことも判明した。まず、ニュートリノは他の粒子と相互作用するため、対称性の破れにより連鎖反応が引き起こされ、物質と反物質の間の微妙なバランスが崩れます。次に、右旋ニュートリノが混合されて、マヨラン粒子と呼ばれるまったく新しい粒子が生成されました。マヨランはそれ自身の反粒子である仮説上の粒子であり、研究者の計算によれば、この粒子は初期宇宙の混沌の中で大量に作られたであろうことがわかった。
その後、マヨランは古代の遺物として生き残り、すべての銀河の質量の大部分を占めますが、目に見えずとらえどころのないままです。つまり、 宇宙に満ちる謎の隠蔽物質ダークマターの候補となる。
これは大胆な提案ですが、包括的な提案です。研究者らによると、ニュートリノの奇妙な性質、宇宙における物質の支配をもたらしたバリオ発生、そして謎の暗黒物質の出現は、単一のメカニズムで説明できる可能性があるという。
現在まで、右巻きニュートリノの存在を示す実験的証拠はなく、ましてやマヨランニュートリノのようなさらにエキゾチックなものは言うまでもありません。しかし研究者らは、もしマヨランが存在するなら、スーパーカミオカンデやボレシーノ(それぞれ日本とイタリアに拠点を置く2つの地下ニュートリノ検出器)のような多くのニュートリノ実験の検出範囲内にある可能性があると予測している。これらの実験のいずれかがこの仮説と一致する新しい信号を発見できるかどうかは時間が経てばわかりますが、もしそうなった場合、私たちは多くの宇宙論的謎を解決する道を歩むことになるかもしれません。