Forskare vid University of Michigan har beskrivit en ny typ av universum som saknar den svaga kärnkraften. Trots det faktum att livets existens endast är möjligt för vissa värden av fysiska konstanter, förutspår den teoretiska modellen att svag interaktion inte är nödvändig för uppkomsten av levande organismer. En förtryck av artikeln har publicerats i bioRxiv-förvaret.
Det är känt att de grundläggande fysiska konstanterna som beskriver naturlagarna och materiens egenskaper har godtyckliga värden som inte kan förklaras inom ramen för modern fysisk teori. Ett antal fysiker föreslår dock att det finns universum med olika "inställningar" som kanske inte är lämpliga för livets existens. Samtidigt har ett antal vetenskapliga arbeten visat att om många konstanter tillåts variera över ett brett spektrum, kan potentiellt bebodda universum med ett annat konstantvärde förekomma.
Standardmodellen beskriver de elektromagnetiska, svaga och starka interaktionerna mellan alla elementära partiklar. Den svaga kärnkraften är ansvarig för beta-sönderfall av atomkärnor, när en neutron förvandlas till en proton, medan den avger en elektron eller positron. Den bestämmer de processer som inträffar i tarmarna hos inte särskilt massiva stjärnor, såsom solen, och påverkar sannolikheten för växelverkan mellan neutrino och materia. Om nivån på svag kärnkraftsinteraktion är för låg, är det inte möjligt att bilda långlivade stjärnor i ett sådant universum.
Helium kan fortfarande syntetiseras i de tidiga stadierna av universums existens, i en tid av urnukleosyntes. I mer massiva stjärnor kan heliumatomer smälta samman för att bilda tyngre element, men avsaknaden av växelverkan mellan neutrino och materia gör det omöjligt för supernovor att bildas - stjärnan krymper helt enkelt och förhindrar fortplantning av tunga atomer i rymden.
Men kosmologer har funnit att ett universum där den svaga interaktionen är helt frånvarande fortfarande kan ha liv. Under epoken med primär nukleosyntes kringgår en del av protoner och neutroner inkluderingen av atomer i tunga kärnor. Tvärtom deltog protoner aktivt i syntesen av element upp till litium. Senare kombineras fria protoner och neutroner för att bilda deuterium (tungt väte). Det senare blir bränsle för stjärnor vars utveckling beror på starka interaktioner. De bildar kol och andra element som är nödvändiga för livet.