Физики предложили новое объяснение тому, почему во Вселенной сохранилось вещество, хотя после Большого взрыва оно должно было почти полностью аннигилировать вместе с антивеществом. Исследователи из Университета Саутгемптона и Индийского технологического института в Канпуре считают, что важную роль мог сыграть малоизученный тяжёлый нейтрино. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
В ранней Вселенной вещество и антивещество, по представлениям учёных, возникли почти в равных количествах. При встрече частицы и античастицы уничтожают друг друга, высвобождая энергию. Если бы их было поровну, почти всё вещество исчезло бы, и не осталось бы материала для образования звёзд, планет и жизни.
Авторы исследования изучили гипотетический тяжёлый нейтрино, который слабо взаимодействует с другими частицами и потому долго считался незначимым для эволюции Вселенной. Расчёты показали, что из-за медленного распада он мог сохраниться на достаточно долгое время. По мере охлаждения космоса эта частица, возможно, временно стала главным источником энергии во Вселенной.
Такой период мог изменить условия развития раннего космоса и повлиять на то, как сформировалось преобладание вещества над антивеществом. В частности, тяжёлый нейтрино мог сдвинуть температуру, при которой фундаментальные частицы, включая электроны и другие лептоны, взаимодействовали со своими античастицами при участии бозона Хиггса. Эта температура, согласно предложенной модели, влияла на формирование дисбаланса между веществом и антивеществом.
Соавтор работы Ришав Рошан отметил, что долгоживущий нейтрино мог временно изменить энергетический баланс ранней Вселенной и запустить период преобладания вещества. Судипта Шоу из Индийского технологического института в Канпуре добавил, что изменение темпов расширения космоса могло оставить след в первичных гравитационных волнах. Такие волны представляют собой колебания пространства-времени и могут хранить сведения о ранних этапах развития Вселенной.
По версии исследователей, характерные признаки в первичных гравитационных волнах в будущем могут помочь проверить, повлиял ли тяжёлый нейтрино на эволюцию ранней Вселенной. Пока это объяснение остаётся теоретическим. Оно предлагает новый способ разобраться, почему после взаимного уничтожения вещества и антивещества во Вселенной сохранилась материя.