Происхождение всего. Физики обнаружили забытую частицу, объясняющую существование материи во Вселенной
Физики из Великобритании и Индии предложили новую теорию рождения Вселенной. Они выяснили, что давняя и долгое время игнорируемая частица — «отделенный» тяжелый нейтрино — помогла материи одержать победу над антиматерией после Большого взрыва.
Международная группа ученых из Саутгемптонского университета (Великобритания) и Индийского технологического института в Канпуре представила революционную теорию, дающую ответ на один из важнейших вопросов современной физики. Исследователи выяснили, почему после Большого взрыва Вселенная не уничтожила сама себя, а материя смогла получить преимущество над антиматерией.
Результаты этой работы были опубликованы в научном журнале Physical Review Letters.
Согласно общепринятым представлениям, при создании Вселенной материя и антиматерия должны образоваться в абсолютно равных пропорциях. В таком случае частицы и античастицы должны были полностью аннигилировать друг друга при столкновении, оставив после себя только пустое пространство, заполненное чистой энергией и излучением. Однако сам факт нашего существования подтверждает, что в первоначальном хаосе произошел дисбаланс, позволивший обычному веществу сформировать звезды, планеты и жизнь.
Ключ к разгадке ученые обнаружили в физике нейтрино — одних из самых легких и наиболее трудноуловимых частиц в космосе. Особое внимание исследователи уделили их малоизвестному «родственнику», известному как «отделенный» (или изолированный) тяжелый нейтрино. Как отмечает доктор Ришав Рошан из Саутгемптонского университета, раньше эту частицу считали лишь незначительным фоном и не принимали во внимание, считая ее взаимодействие с другим веществом слишком слабым.
Однако оказалось, что эта частица обладает уникальным свойством — она распадается очень медленно. Когда ранняя Вселенная начала охлаждаться после Большого взрыва, этот тяжелый нейтрино существовал достаточно долго, чтобы временно перехватить первенство в густоте энергии космоса. Это создало необходимый температурный сдвиг, при котором фундаментальные частицы (в том числе электронообразные лептоны) взаимодействовали со своими античастицами через бозон Хиггса Стандартной модели. Именно этот процесс подобно переключателю запустил формирование асимметрии в пользу материи.
По словам соавтора исследования доктора Судипты Шоу из Канпура, это открытие кардинально изменяет понимание быстрой эволюции и расширения Вселенной в первые мгновения ее существования. Кроме того, столь резкие трансформации на ранних этапах должны были оставить четкие следы в первичных гравитационных волнах. Исследование этих тонких колебаний пространства-времени даст астрофизикам новые инструменты для дальнейшего изучения первых эпох эволюции нашей Вселенной.