La loro risposta è che un’ipotetica particella, chiamata assione, non era così pesante come si pensava in precedenza. Gli assioni più leggeri agirebbero come un catalizzatore minore, consentendo a più materia di sopravvivere nell’universo primordiale. "La ragione per cui abbiamo materia nell'universo ha a che fare con un qualche decadimento esotico di questa particella simile ad un assione", ha detto Peter Graham, assistente professore di fisica presso l'Università del Texas ad Austin. "Il nostro calcolo era che l'assione fosse abbastanza leggero da produrre un po' di questo decadimento e consentire la sopravvivenza di abbastanza materia."
Gli assioni sono ipotetiche particelle elementari di cui si prevedeva l'esistenza come soluzione al problema della CP forte, che è un enigma teorico sul perché non esiste un momento di dipolo elettrico nei neutroni. La teoria Peccei-Quinn offre una risposta, suggerendo che gli assioni esistono e le loro interazioni annullano il momento di dipolo elettrico del neutrone.
L'esistenza degli assioni è stata perseguita attivamente dai fisici e si ritiene che le loro masse varino da 10^-36 a 10^-26 elettronvolt. La massa dell'assione determina il suo impatto sull'evoluzione della materia nell'universo primordiale. Gli assioni pesanti porterebbero a veloci oscillazioni neutrone-antineutrone, che esaurirebbero rapidamente la materia. Assioni più leggeri permetterebbero a più protoni di sopravvivere, dando vita all’universo dominato dalla materia che osserviamo oggi.
Per sondare la massa dell'assione e la sua interazione con i fotoni, il team di ricercatori ha eseguito simulazioni con i supercomputer presso il Texas Advanced Computing Center (TACC). Hanno esplorato un'ampia gamma di masse di assioni e hanno calcolato la probabilità delle interazioni assione-fotone.
I loro calcoli hanno mostrato che per una massa dell’assione di circa 10^-28 elettronvolt, l’accoppiamento assione-fotone era abbastanza forte da indurre un’evoluzione sufficientemente lenta del sistema neutrone-antineutrone, preservando più materia nell’universo primordiale.
Questa scoperta apre nuove possibilità per le ricerche sugli assioni, suggerendo che gli esperimenti che utilizzano cavità ottiche e a raggi X potrebbero essere in grado di sondare masse di assioni vicine a questo intervallo.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters e prevedeva una collaborazione con David Moore e Gordan Krnjaic del Kavli Institute for Cosmological Physics dell'Università di Chicago. Il lavoro è stato sostenuto dal Dipartimento dell'Energia, dalla National Science Foundation e dalla Alfred P. Sloan Foundation.
