Michiganin yliopiston tutkijat ovat kuvanneet uudenlaista universumia, joista puuttuu heikko ydinvoima. Huolimatta siitä, että elämän olemassaolo on mahdollista vain tietyille fyysisten vakioiden arvoille, teoreettinen malli ennustaa, että heikko vuorovaikutus ei ole välttämätöntä elävien organismien syntymiselle. Artikkelin esipainos on julkaistu bioRxiv-arkistossa.
Tiedetään, että fysikaalisilla vakioilla, jotka kuvaavat luonnon lakeja ja aineen ominaisuuksia, on mielivaltaisia arvoja, joita ei voida selittää nykyaikaisen fysiikan teorian puitteissa. Useat fyysikot ovat kuitenkin ehdottaneet, että on olemassa universumeja, joilla on erilaiset "asetukset", jotka eivät välttämättä sovi elämän olemassaoloon. Samaan aikaan useat tieteelliset teokset ovat osoittaneet, että jos monien vakioiden annetaan vaihdella laajalla alueella, potentiaalisesti asutut universumit, joilla on erilainen vakioiden arvo, voivat ilmestyä.
Standardimalli kuvaa kaikkien alkeishiukkasten sähkömagneettiset, heikot ja vahvat vuorovaikutukset. Heikko ydinvoima on vastuussa atomiytimien beeta-hajoamisesta, kun neutroni muuttuu protoniksi, samalla kun se lähettää elektronia tai positronia. Se määrittää ei-massiivisten tähtien, kuten Auringon, suolistossa esiintyvät prosessit ja vaikuttaa neutriinojen vuorovaikutuksen todennäköisyyteen aineen kanssa. Jos heikon ydinvuorovaikutuksen taso on liian matala, pitkäikäisten tähtien muodostuminen on mahdotonta sellaisessa universumissa.
Heliumia voidaan edelleen syntetisoida maailmankaikkeuden olemassaolon alkuvaiheessa, alkukantaisen nukleosynteesin aikakaudella. Massiivisemmissa tähdissä heliumatomit voivat sulautua muodostaen raskaampia elementtejä, mutta neutriinojen vuorovaikutuksen puute aineen kanssa tekee supernoovien muodostumisen mahdottomaksi - tähti yksinkertaisesti kutistuu estäen raskaiden atomien leviämisen avaruudessa.
Kosmologit ovat kuitenkin havainneet, että universumilla, jossa heikko vuorovaikutus puuttuu kokonaan, voi vielä olla elämää. Primaarisen nukleosynteesin aikakaudella osa protoneista ja neutroneista ohittaa atomien sisällyttämisen raskaisiin ytimiin. Universumissamme päinvastoin, protonit osallistuivat aktiivisesti alkuaineiden synteesiin litiumiin saakka. Myöhemmin vapaat protonit ja neutronit muodostavat deuteriumin (raskas vety). Jälkimmäisestä tulee polttoainetta tähdille, joiden evoluutio johtuu vahvasta vuorovaikutuksesta. Ne muodostavat hiiltä ja muita elämään tarvittavia elementtejä.