Su respuesta es que una partícula hipotética, llamada axión, no era tan pesada como se pensaba anteriormente. Los axiones más ligeros actuarían como menos catalizadores, permitiendo que más materia sobreviviera en el universo primitivo. "La razón por la que tenemos materia en el universo tiene que ver con una exótica desintegración de esta partícula parecida a un axión", dijo Peter Graham, profesor asistente de física en la Universidad de Texas en Austin. "Nuestro cálculo fue que el axión era lo suficientemente ligero como para producir un poco de esta descomposición y permitir que sobreviviera suficiente materia".
Los axiones son partículas elementales hipotéticas que se predijo que existían como una solución al problema de CP fuerte, que es un enigma teórico sobre por qué no hay momento dipolar eléctrico en los neutrones. La teoría de Peccei-Quinn ofrece una respuesta, sugiriendo que los axiones existen y sus interacciones anulan el momento dipolar eléctrico del neutrón.
Los físicos han investigado activamente la existencia de axiones, y se cree que sus masas oscilan entre 10^-36 y 10^-26 electronvoltios. La masa del axión determina su impacto en la evolución de la materia en el universo primitivo. Los axiones pesados provocarían rápidas oscilaciones neutrones-antineutrones, que agotarían rápidamente la materia. Los axiones más ligeros permitirían que sobrevivieran más protones, lo que daría como resultado el universo dominado por la materia que observamos hoy.
Para investigar la masa del axión y su interacción con los fotones, el equipo de investigadores realizó simulaciones con supercomputadoras en el Centro de Computación Avanzada de Texas (TACC). Exploraron una amplia gama de masas de axiones y calcularon la probabilidad de interacciones axión-fotón.
Sus cálculos mostraron que para una masa de axión de alrededor de 10^-28 electronvoltios, el acoplamiento axión-fotón era lo suficientemente fuerte como para inducir una evolución suficientemente lenta del sistema neutrones-antineutrones, preservando más materia en el universo primitivo.
Este hallazgo abre nuevas posibilidades para la búsqueda de axiones, lo que sugiere que los experimentos que utilizan cavidades ópticas y de rayos X pueden ser capaces de sondear masas de axiones cercanas a este rango.
El estudio fue publicado en la revista Physical Review Letters e implicó una colaboración con David Moore y Gordan Krnjaic del Instituto Kavli de Física Cosmológica de la Universidad de Chicago. El trabajo fue apoyado por el Departamento de Energía, la Fundación Nacional de Ciencias y la Fundación Alfred P. Sloan.
