Wissenschaftler der University of Michigan haben eine neue Art von Universen beschrieben, denen die schwache Atomkraft fehlt. Trotz der Tatsache, dass die Existenz von Leben nur für bestimmte Werte physikalischer Konstanten möglich ist, sagt das theoretische Modell voraus, dass eine schwache Interaktion für die Entstehung lebender Organismen nicht erforderlich ist. Ein Preprint des Artikels wurde im bioRxiv-Repository veröffentlicht.
Es ist bekannt, dass die grundlegenden physikalischen Konstanten, die die Naturgesetze und die Eigenschaften der Materie beschreiben, willkürliche Werte haben, die im Rahmen der modernen physikalischen Theorie nicht erklärt werden können. Eine Reihe von Physikern schlagen jedoch vor, dass es Universen mit unterschiedlichen "Einstellungen" gibt, die möglicherweise nicht für die Existenz des Lebens geeignet sind. Gleichzeitig haben eine Reihe wissenschaftlicher Arbeiten gezeigt, dass potenziell bewohnte Universen mit einem anderen Wert von Konstanten auftreten können, wenn viele Konstanten über einen weiten Bereich variieren dürfen.
Das Standardmodell beschreibt die elektromagnetischen, schwachen und starken Wechselwirkungen aller Elementarteilchen. Die schwache Kernkraft ist für den Beta-Zerfall von Atomkernen verantwortlich, wenn sich ein Neutron in ein Proton verwandelt und dabei ein Elektron oder Positron emittiert. Es bestimmt die Prozesse im Darm nicht sehr massereicher Sterne wie der Sonne und beeinflusst die Wahrscheinlichkeit der Wechselwirkung von Neutrinos mit Materie. Wenn das Ausmaß der schwachen nuklearen Wechselwirkung zu gering ist, ist die Bildung langlebiger Sterne in einem solchen Universum unmöglich.
Helium kann noch in den frühen Stadien des Universums, in der Ära der ursprünglichen Nukleosynthese, synthetisiert werden. In massereicheren Sternen können Heliumatome zu schwereren Elementen verschmelzen, aber die fehlende Wechselwirkung von Neutrinos mit Materie macht die Bildung von Supernovae unmöglich - der Stern schrumpft einfach und verhindert die Ausbreitung schwerer Atome im Weltraum.
Kosmologen haben jedoch herausgefunden, dass ein Universum, in dem die schwache Wechselwirkung völlig fehlt, noch Leben haben kann. Während der Ära der primären Nukleosynthese umgehen einige der Protonen und Neutronen den Einschluss von Atomen in schwere Kerne. Im Gegensatz dazu waren in unserem Universum Protonen aktiv an der Synthese von Elementen bis hin zu Lithium beteiligt. Später verbinden sich freie Protonen und Neutronen zu Deuterium (schwerem Wasserstoff). Letzteres wird zum Treibstoff für Sterne, deren Entwicklung auf starken Wechselwirkungen beruht. Sie bilden Kohlenstoff und andere lebensnotwendige Elemente.
