Источник фото: ScienceDaily
Ученые из Университета Саутгемптона и Индийского технологического института в Канпуре предложили неожиданное объяснение тому, почему во Вселенной существует материя, сообщает ScienceDaily. В основе их гипотезы лежит малоизученная частица, которую физики долгое время обходили вниманием. По мнению исследователей, именно она могла сыграть ключевую роль в раннем космосе и позволить материи сохраниться после Большого взрыва.
Работа затрагивает один из главных вопросов физики: почему Вселенная наполнена материей, а не пуста. Считается, что в ранней Вселенной материя и антиматерия возникали примерно в равных количествах. При встрече эти противоположности уничтожают друг друга с выделением энергии. Если бы их было поровну, почти вся материя исчезла бы, и не осталось бы вещества для формирования звезд, планет и жизни.
В центре новой теории находится так называемый «развязанный» тяжелый нейтрино — гипотетический более тяжелый родственник обычного нейтрино, крайне легкой частицы, которая почти не взаимодействует с обычным веществом. Ранее считалось, что из-за слабой связи с другими частицами он не мог заметно влиять на Вселенную. Однако расчеты показали, что необычно долгое время жизни делало его куда более значимым, чем предполагалось.
По словам одного из авторов работы Ришава Рошана из Университета Саутгемптона, эту частицу долго считали несущественной деталью физики частиц. Но она распадается крайне медленно: когда космос остывал после Большого взрыва, частица жила достаточно долго, чтобы на время взять на себя энергетическую плотность Вселенной и запустить период господства материи. Этот короткий этап мог изменить ход эволюции ранней Вселенной и повлиять на условия, благодаря которым материя превысила антиматерию. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Прежние попытки объяснить перевес материи обычно не учитывали «развязанный» тяжелый нейтрино, так как из-за слабого взаимодействия его считали неспособным повлиять на процесс. Новая работа это опровергает: даже частица со слабыми связями способна косвенно менять условия, при которых материя получила преимущество. Рошан отметил, что само наше существование доказывает возникновение асимметрии между материей и антиматерией, а нейтрино сдвинуло температуру ранней Вселенной, при которой фундаментальные частицы взаимодействовали с античастицами с участием бозона Хиггса.
Теория может помочь и в понимании раннего расширения Вселенной. Соавтор работы Судпита Шоу из Индийского технологического института в Канпуре заявил, что резкий сдвиг в раннем расширении космоса оставляет различимые следы, например в первичных гравитационных волнах. Эти сигнатуры открывают новые пути для изучения эволюции Вселенной после Большого взрыва. Пока объяснение остается теоретическим, но дает физикам новую возможность разгадать, как материя уцелела там, где встреча с антиматерией могла оставить Вселенную почти пустой.