Vesmír plný uzlů. Kredit: Muneto Nitta.

Jeden z nejvlivnějších vědců 19. století a objevitel absolutní nuly William Thomson řečený lord Kelvin z Largsu se nakonec stal spíše tragickou postavou, z valné části kvůli tomu, že se zapletl s mystickým éterem, v němž tehdejší fyzici hledali prostředí pro šíření vln světla. Pak ale éter popravila speciální teorie relativity a po lordu Kelvinovi zbyl kromě méně používané jednotky pro měření teploty především zřejmě poněkud pochybně citovaný a velmi intenzivně zesměšňovaný výrok o tom, že fyzika už všechno objevila a teď bude jen záležitostí přesnějších měření.

Muneto Nitta. Kredit: Keio University.

Tým japonských fyziků nedávno vyhrabal z Kelvinovy pozůstalosti dávno zapomenutou teorii z roku 1867 o tom, že atomy jsou vlastně uzly éteru. Naštěstí nechtějí křísit éter, jak se zdá, ale vzali Kelvinovy uzly jako motivaci pro řešení jedné z nejstarších fyzikálních hádanek – proč je ve vesmíru více hmoty než antihmoty a nevyplňuje ho jen mihotající záření po bezpočtu anihilací?

Muneto Nitta z Hiroshima University a jeho kolegové předpokládají, že se „kosmické uzly“ (cosmic knot), topologicky stabilní zauzliny v časoprostoru, objevily ve velmi raném vesmíru. Pak se zhroutily způsobem, který upřednostnil hmotu před antihmotou, a my všichni tady dnes díky tomu jsme.

Numerická řešení solitonů v podobě uzlů. Kredit: Muneto Nitta/Hiroshima University.

Řečeno fyzikálně bez obalu, Nitta s kolegy jako první namixovali kalibrovanou Baryon Number Minus Lepton Number (B-L) symetrii s Peccei–Quinn (PQ) symetrií, z čehož vyplynulo, že když raný vesmír vychládal, objevovaly se v něm různé topologické defekty jako kosmické struny vyplývající z B-L symetrie a suprakapalinové víry podle PQ symetrie. V této podivuhodné polévce by pak měly vznikat stabilní solitony (prostorově lokalizované vlny) v podobě uzlů.

Podle Nitty a spol. se takto uvařené uzly zase rozpadaly kvantovým tunelováním a přitom vznikala těžká pravotočivá neutrina. V důsledku toho převážila hmota nad antihmotou. Podle jejich výpočtů typická hmota těžkých neutrin spolu s energií uvolněnou při zhroucení uzlů vedla k ohřátí vesmíru na 100 GeV, což je shodou okolností práh potřebný pro vznik hmoty.

Japonští badatelé se rovněž domnívají, že by tento proces „rozuzlování“ měl změnit „gravitační chór vesmíru“ a posunout ho směrem k vyšším frekvencím. Někdy v budoucnu by to mohly detekovat pokročilé gravitační observatoře, jako evropská LISA (Laser Interferometer Space Antenna), americký Cosmic Explorer nebo japonská DECIGO (Deci-hertz Interferometer Gravitational-wave Observatory).

Video: Domain-wall Skyrmions in QCD and Chiral Magnets by Muneto Nitta on 13 September 2023

Literatura

Interesting Engineering 23. 10. 2025.

Physical Review Letters 135. 091603.