Ogni tipo di particella di materia ordinaria ha un partner di antimateria con caratteristiche opposte, e quando la materia interagisce con l'antimateria, le due si annichiliscono a vicenda. Questo fatto rende la nostra esistenza un mistero, poiché i cosmologi sono abbastanza sicuri che all'alba dell'universo siano state prodotte quantità uguali di materia e antimateria; quei partner di materia e antimateria avrebbero dovuto annientarsi a vicenda, lasciando l'universo privo di qualsiasi materia. Eppure la materia esiste, e i ricercatori ne stanno lentamente scoprendo la ragione.
Una potenziale soluzione potrebbe risiedere nelle sfere Q, "grumi" teorici che si sono formati nei momenti successivi al Big Bang, prima che l'universo si gonfiasse rapidamente come un palloncino. Questi oggetti conterrebbero la propria asimmetria materia-antimateria, il che significa che all'interno di ogni sfera Q esisterebbero porzioni disuguali di materia e antimateria. Mentre queste sfere Q "spuntavano" avrebbero rilasciato più materia che antimateria e scatenato increspature gravitazionali nello spazio-tempo. Se questi oggetti esistessero davvero, potremmo rilevarli usando le onde gravitazionali, secondo una nuova ricerca.
Secondo la fisica delle particelle, il tessuto dell'universo è coperto da diversi campi quantistici, ognuno dei quali descrive alcune proprietà (come l'elettromagnetismo) in tutti i punti dello spazio. Le fluttuazioni in questi campi danno origine alle particelle fondamentali che compongono la nostra realtà fisica.
Una teoria, proposta nel 1985 dai fisici dell'Università di Princeton Ian Affleck e Michael Dine, cerca di spiegare l'asimmetria materia-antimateria dell'universo dicendo che i campi che governavano l'inflazione iniziale simile a un pallone dell'universo dovevano essere abbastanza superficiali affinché tale inflazione avesse luogo – in altre parole, la palla da bowling al centro del trampolino non era molto pesante. E allo stesso modo in cui una biglia che rotola intorno alla depressione superficiale di una palla da bowling non guadagna o perde molta velocità, la forma del campo significava che l'energia che governava l'inflazione dell'universo rimaneva uniforme.
Poiché l'inflazione richiede questa uniformità, il campo non può interagire troppo fortemente con altri campi (essenzialmente altri trampolini) per creare particelle. Ma secondo la teoria di Affleck e Dine, questo campo interagiva con gli altri in un modo che creava più particelle di materia che particelle di antimateria. Al fine di mantenere quella forma uniforme, il campo conteneva quelle particelle in "grumi". Mentre l'universo si espandeva, queste sfere Q si aggiravano intorno. "E alla fine, diventano la parte più importante dell'universo in termini di quanta energia c'è in loro rispetto al resto dell'universo".
Ma non durano per sempre. Quando le sfere Q scompaiono – cospargendo l'universo di più materia che di antimateria – lo fanno così improvvisamente da produrre onde sonore. Queste onde sonore fungono da fonte per le increspature nello spazio-tempo conosciute come onde gravitazionali, ha proposto il nuovo studio. Se queste onde gravitazionali esistono, possono essere misurate qui sulla Terra da rivelatori come il Laser Interferometer Space Array (LISA) della NASA e il telescopio sotterraneo Einstein, sostiene il team di White.
Questa non è l'unica teoria che spiega l'asimmetria materia-antimateria dell'universo. Ma White ha detto che va bene, dal momento che siamo a un punto eccitante in cui se uno di questi paradigmi è corretto, probabilmente possiamo dimostrarlo.