Почему у нейтрино есть масса?

Три частицы Стандартной модели — различные типы нейтрино. И согласно этой теории, они, как фотоны, массу иметь не должны. Тем не менее, ученые обнаружили, что эти частицы осциллируют, или превращаются друг в друга при движении. Это возможно, только если у них есть хоть какая-то масса.

Впрочем, это не единственная тайна нейтрино. Эксперименты не исключают существования четвертого типа нейтрино, так называемого стерильного, который еще предстоит открыть.

Что такое темная материя?

Наблюдение за вращением галактик навело ученых на мысль, что в картине мире чего-то недостает: галактики вращаются быстрее, чем должны бы, учитывая гравитацию видимой материи. Нечто невидимое, получившее название «темной материи», придает им дополнительную массу и составляет около 27% Вселенной. Но в Стандартной модели ее нет.

Ученые пытаются исследовать эту загадочную материю и понять, из чего она состоит. Если им удастся доказать, что темная материя как-то взаимодействует с обычной, понадобится новая модель, но это будет означать, что новая модель и Стандартная взаимосвязаны.

Почему во Вселенной так много материи?

Как только во Вселенной появляется новая частица — например, в Большом адронном коллайдере или при распаде другой частицы — обычно возникает и античастица. Когда они встречаются, они уничтожают друг друга.

Ученые считают, что после Большого взрыва материя и антиматерия существовали в равном количестве. Однако некоторые механизмы не позволяли им взаимно уничтожиться, и Вселенная вокруг нас состоит в основном из материи. Стандартная модель не может объяснить этот дисбаланс.

Почему нарастает расширение Вселенной?

До того, как ученые могли измерить расширение Вселенной, они предполагали, что оно началось вскоре после Большого взрыва, а потом стало замедляться. Но оказалось, что этот процесс, наоборот, нарастает. Измерения показывают, что галактики разлетаются от нас со скоростью 72 км/с.

Считается, что скорость расширения нарастает из-за необъяснимого свойства пространства-времени, которое называется темной энергией. В таком случае она составляет около 68% всей энергии во Вселенной. Стандартная модель не могла такого предсказать.

Существует ли гравитон?

Стандартная модель не была предназначена для объяснения гравитации. Считается, что это четвертое и самое слабое взаимодействие не имеет никакого влияния на субатомные взаимодействия, которыми занимается эта теория.

Но физики-теоретики думают, что субатомная частица гравитон может переносить гравитацию так же, как фотоны переносят электромагнитную силу.

После обнаружения гравитационных волн ученые задались вопросом, какова мельчайшая гравитационная волна. Это практически аналог вопроса о сути гравитона.