Материя победила антиматерию благодаря тяжелому нейтрино, которое физики десятилетиями считали не влияющей ни на что деталью. Из-за медленного распада частица выжила в остывающем космосе и временно захватила господство во Вселенной. Такая гипотеза появилась у команды Саутгемптонского университета в Англии и их коллег. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Проблема, которую она решает, стара как сама космология. Согласно учебникам, Большой взрыв должен был породить материю и антиматерию строго поровну, и при встрече они должны были полностью превратиться в излучение. Значит, Вселенная обязана была стать морем чистого света без планет и людей. Раз мы существуем, равновесие где-то нарушилось. По распространенной оценке, перекос был микроскопическим: примерно одна лишняя частица материи на миллиард аннигилировавших пар, и именно этот остаток собрал все галактики.
Решение нашлось у частицы с репутацией статиста: «развязанного» тяжелого нейтрино, настолько слабо взаимодействующего с остальным миром, что большинство прежних теорий его попросту не замечало. «Эту частицу долго сбрасывали со счетов как не влияющую мелочь в физике элементарных частиц, — объясняет Ришав Рошан из Саутгемптона. — Но поскольку она распадается очень медленно, то пережила охлаждение космоса, временно перехватила плотность энергии Вселенной и запустила эпоху господства материи».
Тяжелое нейтрино сместило температуру, при которой лептоны, например электроны, взаимодействовали со своими античастицами через бозон Хиггса. Именно эта температура и определяет, насколько сильно равновесие качнется в сторону материи. Так произошел крошечный сдвиг порога в ранней Вселенной, в результате которого мы наблюдаем галактики, звезды и жизнь.
Проверить гипотезу позволит само пространство: предсказанные изменения оставят отчетливые, но уловимые отпечатки на первичных гравитационных волнах, эхе первых мгновений мира. Работа, по словам соавтора Судипты Шоу, меняет картину стремительного раннего расширения Вселенной и предлагает «новое объяснение того, как победила материя». Если отпечаток найдут, частица из фонового шума станет главной фигурой космического зарождения, а вопрос, почему мы вообще существуем, получит самый прямой из возможных ответов.
Ранее астрофизики открыли механизм, спасающий Вселенную от мгновенного распада.