この宇宙が物質から成る謎の解明に重力波観測有望―宇宙初期の物質と反物質の入れ替え論実証なるか？：東京大学/高エネルギー加速器研究機構
(2020年2月4日発表)
東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構の村山斉主任研究員ら米、日、カナダ、ドイツの研究者グループは2月4日、宇宙初期の相転移の際にできたとされる「宇宙ひも」から生じる重力波を観測すると、相転移がニュートリノに物質と反物質の入れ替えを可能とさせたとする理論が実証される、とする論文をまとめ、アメリカ物理学会発行のフィジカル・レビュー・レター誌に1月28日付で掲載されたと発表した。
ビッグバン理論によると、宇宙の初期において物質と反物質は同じ量作られたと考えられているが、現在の宇宙では物質だけが残り、あらゆるものが物質から成っている。物質と反物質が同量だと対消滅し、いずれも消えてしまったはずである。
物質だけ残った理由としては、宇宙の初期に、少量の反物質が物質に変わり、物質と反物質の間に10億分の1程度の不均衡が生じたことで、物質優勢の今の宇宙になったと考えられている。しかし、いつどのようにして物質と反物質の間の不均衡が生じたのかは謎のまま残されてきた。
この謎に答える有力な理論の1つがレプトジェネシス機構と呼ばれるもので、電気的に中性な粒子であるニュートリノが反物質から物質への入れ替えを可能とする最も有力な候補であるとし、宇宙初期の相転移がニュートリノに入れ替えを可能とさせた、と説いている。
この相転移の際に、磁場の非常に細いチューブ状の『宇宙ひも』が作り出され、この宇宙ひもが自ら小さくなろうとする際に、重力波が生じる、と研究グループは考えた。そして、この重力波は、欧州や日本で計画されている将来の宇宙重力波望遠鏡によって検出される可能性があると指摘した。
宇宙ひもからの重力波が検出されれば、相転移がニュートリノに物質と反物質の入れ替えを可能とさせたとするレプトジェネシス理論が実証されることになり、この宇宙が物質優位になった謎の解明に大きく近づくことになるとしている。