Согласно текущему представлению физиков, материя и антиматерия должны были взаимно уничтожиться сразу после Большого взрыва, оставив лишь пустую Вселенную чистой энергии. Очевидно, этого не произошло, но по какой причине — наука не знает. Существует множество гипотез на этот счет, и еще одну выдвинули ученые из Университета Саутгемптона и Индийского технологического института Канпура. Они нашли подсказку в нейтрино — одной из самых легких частиц во Вселенной. Команда обнаружила, что часто игнорируемый родственник этих частиц — одно из тяжелых правых нейтрино — мог помочь материи одержать верх над ее противоположностью.
В рамках одного из расширений стандартной модели — теории «качелей» (seesaw) типа-I — объясняющего массу нейтрино, в Стандартную модель вводятся три тяжелых правосторонних нейтрино. В большинстве исследований учитываются лишь два из них, а третье — самое тяжелое — отбрасывается, поскольку считается, что оно практически не влияет ни на массы нейтрино, ни на процессы возникновения материи во Вселенной. В статье Ришава Рошана и Судипты Шоу утверждается, что из-за крайне слабых взаимодействий эта третья частица обладает большим временем жизни. Благодаря этому она может стать доминирующим компонентом в энергетическом балансе Вселенной и спровоцировать ранний этап, на котором преобладающей формой энергии станет материя.
«Такое отделившееся тяжелое нейтрино долгое время считалось чем-то вроде незначительного фонового элемента в физике элементарных частиц, — пояснил Рошан. — Однако оно распадается невероятно медленно. По мере того как после Большого взрыва космос остывал, эта частица существовала достаточно долго, чтобы на какое-то время стать основным источником плотности энергии во Вселенной и спровоцировать период, в котором доминировала материя».
Большинство теорий о том, почему материя победила антиматерию, игнорировали отделившуюся тяжелую частицу, поскольку эксперты считали ее слишком слабой, чтобы влиять на другие. Однако исследователи обнаружили, что эта частица могла влиять на асимметрию частиц и античастиц, необходимую для нашего существования, сообщает Phys.
«Сам факт, что мы существуем, доказывает, что асимметрия между материей и антиматерией возникла, — добавил Рошан. — Отделившееся нейтрино сдвинуло температуру в ранней Вселенной, при которой фундаментальные частицы — например, электроны и другие лептоны — взаимодействовали со своими античастицами с помощью бозона Хиггса Стандартной модели. Эта температура действует как переключатель, определяющий, как накапливался дисбаланс материи и антиматерии».
Идея пока носит теоретический характер. Существование этих тяжелых правых нейтрино не доказано. Тем не менее, гипотеза в принципе поддается экспериментальной проверке с помощью разрабатываемых детекторов гравитационных волн и экспериментов в области физики элементарных частиц.
В феврале 2023 года детектор KM3NeT у побережья Сицилии поймал странный нейтрино, примерно в 35 раз более энергичный, чем любой другой, наблюдавшийся ранее. Ученые выдвинули множество объяснений его происхождения, некоторые из которых — весьма экзотические. По одной из гипотез его источник — крошечная черная дыра, взорвавшаяся на окраине Солнечной системы в другом измерении.
