Evrenin başlangıcından bu yana, madde ile antimaddenin arasındaki asimetri neden var sorusu bilim dünyasını meşgul ediyor. Mevcut kozmoloji modelleri, madde ile antimaddenin eşit miktarda oluşması gerektiğini öne sürer; ancak gözlemler maddenin üstünlüğünü gösteriyor. Bu çerçevede, bilim insanları yakın zamanda yeni bir teoriyi öne sürerek durumu açıklamaya çalıştı.
Japon araştırmacılar, yaklaşık 160 yıl önce Lord Kelvin’in atomların düğüm oluşturduğu görüşünü modern teorilerle yeniden ele alarak evrenin erken döneminde ortaya çıkan “kozmik düğümler”in madde oluşumunda belirleyici rol oynayabileceğini ileri sürüyor. Bu düğümler, uzay-zamanda birbirine dolanmış enerji iplikleri gibi tanımlanıyor ve erken evrenin kısa süreli enerji yoğunluklarını belirleyerek ağır nötrinoların oluşmasına yol açmış olabilir. Eğer bu teori doğruysa, gelecekteki yerçekimi dalgası gözlemleriyle bu süreç doğrulanabilir.
Çalışma, Standart Model’in ötesine geçerek iki simetrinin bir araya gelmesini gerektiriyor: Baryon-Lepton farkını kapsayan B-L simetrisi ve Peccei-Quinn (PQ) simetrisi. B-L simetrisi, evrende baryon ve lepton sayılarının nasıl dengelendiğini anlamaya yardımcı oluyor; özellikle nötrinoların neden bu kadar hafif olduğunu ve erken dönemde ortaya çıkan ağır “steril nötrinoların” madde-antimadde dengesine etkisini açıklamaya odaklanıyor. Öte yandan PQ simetrisi, evrensel denge sorunlarını ele alırken aksiyon adını verdiğimiz çok hafif ve nötr parçacıkların var olabileceğini ve hatta bazılarının karanlık maddeyi oluşturmaya katkı yapabileceğini öngörüyor.
Erken evren soğudukça bu simetrilerde oluşan dengesizlikler kozmik iplikler benzeri yapılar doğurdu. B-L simetrisi boyunca oluşan iplikler, manyetik tüplerine benzer görünüm kazanırken PQ simetrisi süper akışkan girdaplar gibi dinamikler ortaya çıkardı. Bu iplikler ve girdaplar bir araya gelerek kısa süreli enerji yoğun bölgeler, yani düğüm solitonları olarak adlandırılan oluşumları tetikledi. Evren genişledikçe enerji akışı bu düğümlerin madde davranışını etkilemeye başladı ve araştırmacılar bu düğümlerin kuantum tünelleme yoluyla çözüldüğünü ileri sürüyor. Bu süreçte ağır steril nötrinolar ortaya çıkıp onların dengesiz çürümesi, evrenin maddeye karşı avantaj kazanmasına yol açtı.
Kelvin’in düğüm fikriyle kurulan bağ, Hiroshima Üniversitesi’nden Prof. Muneto Nitta tarafından yeni bir bağlamda ele alınıyor: iki simetrinin aynı anda incelenmesi sayesinde kararlı bir düğüm oluşumu görülebiliyor. Hesaplar, düğümlerin çöküşü sırasında evrenin yeniden ısınma sıcaklığının yaklaşık 100 GeV düzeyinde gerçekleştiğini gösteriyor; bu, elektrozayıf etkileşimlerin aktif olduğu ve nötrino dengesizliklerinin maddeye dönüştürülebildiği kritik bir eşik olarak kabul ediliyor. Bu çözümler, düğümlerin çözüldüğü anda madde-antimadde dengesinin şekillendirilmesini mümkün kılar.
Bu süreç ayrıca evrenin yerçekimi dalgalarının frekansını yükseltebilecek bir etki yaratıyor. Gelecekte Avrupa’da LISA, ABD’de Cosmic Explorer ve Japonya’daki DECIGO gibi deneylerle tespit edilmesi beklenen bu yüksek frekanslı dalgalar, kozmik düğüm egemen bir dönemden geçildiğini doğrudan test etme imkânı sunabilir. Böylece bu teori, evrenin o eski dönemine dair somut kanıtlar sunabilir.
