Физики из Саутгемптонского университета и Индийского технологического института в Канпуре предложили объяснение, почему после Большого взрыва во Вселенной сохранилось вещество. Согласно их теории, на раннее расширение космоса мог повлиять тяжёлый нейтрино, который долго оставался почти незаметным для исследователей. Предсказанные моделью изменения способны оставить следы в первичных гравитационных волнах.
Если бы вещество и антивещество полностью уничтожили друг друга, Вселенная состояла бы только из энергии. Однако наблюдаемая реальность показывает, что между ними возникло неравенство. «Сам факт нашего существования доказывает, что между материей и антиматерией возникла асимметрия», — сказал автор исследования доктор Ришав Рошан из Саутгемптонского университета.
Учёные связали этот дисбаланс с так называемым «отделившимся» тяжёлым нейтрино — массивным родственником обычного нейтрино. Ранее его обычно не учитывали в подобных теориях, поскольку считалось, что слабое взаимодействие частицы с другими компонентами не может заметно повлиять на развитие Вселенной. Работа Рошана и доктора Судипты Шоу опубликована в журнале Physical Review Letters.
По расчётам исследователей, тяжёлое нейтрино распадалось чрезвычайно медленно. Пока Вселенная остывала, оно успело прожить достаточно долго, чтобы временно стать главным источником её энергетической плотности и вызвать период доминирования вещества. В этот момент энергия вещества превышала энергию излучения, что изменило условия для последующих процессов.
«Отделившееся нейтрино изменило температуру ранней Вселенной, при которой фундаментальные частицы — например, электроны и другие лептоны — взаимодействовали со своими античастицами с участием бозона Хиггса Стандартной модели», — объяснил Рошан. По его словам, эта температура стала своеобразным переключателем, определившим формирование асимметрии между веществом и антивеществом.
Судипта Шоу назвал предложенный механизм новым объяснением того, как вещество получило преимущество. Резкая перемена характера раннего расширения космоса, считают авторы, могла породить различимые признаки в первичных гравитационных волнах. Их изучение может помочь восстановить особенности эволюции Вселенной после Большого взрыва.