رصدخانه‌های امواج گرانشی که در آینده‌ی نزدیک ساخته می‌شوند، ممکن است شواهدی برای گونه‌ی جدیدی از نوترینو بیابند که تأییدگر نظریه‌ی رایجی در مورد علت غلبه‌ی ماده بر پادماده است.

توجه بسیاری از کیهان‌شناسان به مدلی به نام سازوکار الاکلنگی معطوف است که هم علت فزونی ماده بر پادماده در جهان و هم علت سبکی سه طعم نوترینو را توضیح می‌دهد. سازوکار الاکلنگی، این پرسش‌های بزرگ را با معرفی ذره‌ای معروف به نوترینوی استریل^۱ حل می‌کند که هنوز مشاهده نشده‌است و بسیار سنگین‌تر از طعم‌های شناخته‌شده‌ی نوترینو است. در کار نظری تازه‌ای، گراهام وایت^۲ از TRIUMF در کانادا و همکارانش، روشی برای آزمایش غیرمستقیم این مدل با استفاده از رصدخانه‌های امواج گرانشی که قرار است در دهه‌ی آینده و بعدتر برخط (online) شوند، پیشنهاد می‌کنند. مشاهده‌ی مستقیم فعلاً ناممکن است؛ چون تولید آزمایشی نوترینوهای استریل به شتاب‌گر ذراتی نیاز دارد که باید چندین مرتبه‌ی بزرگی از برخورددهنده‌ی بزرگ هادرونی^۳ قوی‌تر باشد.

اگر نوترینوهای استریل چنان که نظریه‌پردازی شده‌اند، رفتار کنند، عدد لپتونی پایسته نیست و نوترینوهای استریل به‌وجودآمده در جهان اولیه می‌توانند آسان‌تر از واپاشی به پادذرات، به ذرات واپاشی کنند. وایت و هم‌کارانش نشان می‌دهند که یکی از پیامدهای این رفتار، تشکیل ساختارهایی موسوم به ریسمان‌های کیهانی^۴ بلافاصله پیش از دوره‌ی تورم کیهانی است. این ساختارها اساساً نقص‌های توپولوژیکی در فضازمان هستند که هنگام تحول‌شان، امواج گرانشی تولید می‌کنند. این پژوهش‌گران تخمین می‌زنند که امواج گرانشی تولیدشده باید به قدری بزرگ باشند که با رصدخانه‌های آینده قابل آشکارسازی باشند، مثل آرایه‌ی کیلومتر مربعی^۵ که قرار است در میانه‌ی دهه‌ی ۲۰۲۰ برخط شود و آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری^۶ که قرار است در ۲۰۳۴ به فضا فرستاده شود. جست‌وجوی این امواج می‌تواند کامل‌کننده‌ی دیگر آزمایش‌های غیرمستقیم پیشنهادشده برای سازوکار الاکلنگی باشد، مانند جست‌وجوی نوترینو‌های پرانرژی تولیدشده از ریسمان‌های کیهانی. همچنین می‌توان جرم نوترینو‌های شناخته‌شده را دقیق‌تر تعیین کرد.

این پژوهش در Physical Review Letters انتشار یافته‌است.

منبع: Explaining Matter-Antimatter Imbalance with Gravitational Waves

مرجع: Testing the Seesaw Mechanism and Leptogenesis with Gravitational Waves

1. sterile neutrino

2. Graham White

3. the Large Hadron Collider (LHC)

4. cosmic strings

5. the Square Kilometer Array

6. the Laser Interferometer Space Antenna