Почему Вселенная заполнена чем-то, кроме пустоты? Почти все фундаментальные взаимодействия в физике симметричны. Они производят одинаковый объем вещества и антивещества. Но пока мы видим, что Вселенная заполнена только материей, а антиматерия проявляет себя лишь в редких, недоступных для визуального наблюдения высокоэнергетических процессах.
Очевидно, что-то нарушило равновесие, но что именно?
Новое исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, предполагает, что ответ может заключаться в крошечных призрачных частицах, известных как нейтрино.
Нейтрино — это пока что таинственная «вещь в себе». Существует три разновидности нейтрино (электронное, мюонное и тау-нейтрино), и во всех случаях неуловимая частица практически не имеет массы. Нет, минимальной массой нейтрино обладают, и за доказательство этого факта ученые в 2015 году получили Нобелевскую премию, но в целом влияние нейтрино на вещество минимально. Поймать эти частицы можно лишь в особых нейтринных обсерваториях, спрятанных глубоко под землей для экранирования прочих космических лучей.
Все известные нейтрино левосторонние — их внутренние спины (векторы вращение вокруг собственной оси) сориентированы только в одном направлении. Это отличается от прочих элементарных частиц, которые могут ориентироваться и по часовой стрелке, и против нее.
Физики подозревают, что могут существовать и другие виды нейтрино, которые пока остаются необнаруженными. Эти «праворукие» нейтрино должны быть намного массивнее, чем привычные «леворукие».
В ранней Вселенной эти два вида нейтрино смешивались бы более свободно. Но по мере расширения и охлаждения космоса симметрия нарушилась, что сделало тяжелые правосторонние нейтрино невидимыми. В ходе этого процесса нарушение симметрии привело к разделению материи и антивещества.
Это может быть именно тот механизм, который необходим для объяснения изначальной тайны Вселенной. Но у правосторонних нейтрино есть еще один козырь в рукаве.
Авторы статьи предполагают, что правосторонние нейтрино не исчезли полностью с космической сцены. Вместо этого они смешались, образовав новую сущность — майорон. Эта гипотетическая частица по своей роли является античастицей. Майорон все еще обитает в космосе, оставаясь частью реликтового фона.
Массивная невидимая частица, просто блуждающая по космосу? Это был бы идеальный кандидат на роль темной материи, таинственной субстанции, составляющего до 25-30% массы почти каждой галактики!
Взаимодействия между различными видами нейтрино могут объяснить, почему все наблюдаемые нейтрино являются левосторонними, почему вещества больше, чем антивещества, и почему Вселенная заполнена темной материей, которую никто не видел.
Все это пока догадки, но они безусловно заслуживает внимания. И если мы когда-нибудь обнаружим доказательства существования правосторонних нейтрино, то мы будем на верном пути к разгадке космологических тайн.