Нове теоретичне дослідження свідчить, що невловима частинка-привид могла панувати у Всесвіті одразу після Великого вибуху. Її існування здатне пояснити головну загадку астрофізики: чому під час народження космосу матерія змогла перемогти антиматерію і чому взагалі існує наш світ.
Результати роботи фізика-теоретика Рішава Рошана з Університету Саутгемптона та Судіпти Шоу з Індійського технологічного інституту в Канпурі опубліковані в журналі Physical Review Letters.
Квантові «гойдалки»
Нейтрино — це фундаментальні частинки, які майже не взаємодіють із баріонною матерією. Звичайне нейтрино може безперешкодно пролетіти крізь свинцеву плиту товщиною близько 9,5 трлн км, перш ніж зачепить хоча б один атом.
Усі відомі нейтрино є «ліворукими» — напрямок їхнього обертання протилежний напрямку руху. Проте для пояснення наявності у них маси науковці розробили модель «гойдалок». Вона передбачає існування важких «партнерів-правшів»: чим масивнішим є такий партнер, тим легшим є звичайне нейтрино.
Класична модель розглядає три нейтрино-правші. Але третє з них тривалий час ігнорували, вважаючи надто важким чи пасивним. Учені вирішили перевірити, як саме ця частинка, яка приблизно в 100 трлн разів важча за протон, вплинула на перші секунди існування космосу.
Як найважча частинка змінила правила гри
Після Великого вибуху ця важка частинка рухалася зі швидкістю, близькою до швидкості світла. У міру охолодження й розширення простору вона сповільнювалася, а її маса почала домінувати в загальному енергетичному балансі Всесвіту.
Це тимчасове панування важкого нейтрино прискорило космічне розширення. Взаємодії між іншими частинками могли запускатися лише тоді, коли їхня швидкість перевищувала темпи розширення простору. Оскільки простір розширювався швидше, ніж зазвичай, фундаментальним процесам довелося «чекати» додаткового охолодження Всесвіту.
Саме ця затримка виявилася вирішальною. Вона дозволила легшому нейтрино утворити необхідний надлишок лептонів — родичів електронів. Далі цей надлишок перетворився на ту матерію, з якої сьогодні складаються зорі, планети та люди, не давши антиматерії повністю її знищити.
Як перевірити гіпотезу?
Створити настільки важку частинку в сучасних прискорювачах неможливо, тому науковці покладаються на непрямі методи. Період домінування важкого нейтрино мав залишити специфічний слід у фоновому шумі гравітаційних хвиль раннього Всесвіту — відбиток, схожий на злам у сигналі.
Зафіксувати ці деталі зможуть майбутні обсерваторії. Зокрема, йдеться про космічну місію Європейського космічного агентства LISA, запуск якої заплановано орієнтовно на 2035 рік, а також мережу гігантських радіотелескопів SKAO, що будується в Австралії та Південній Африці.
Раніше ми повідомляли про те, як Великий адронний колайдер вперше упіймав невловну частинку-привид.
За матеріалами Live Science
