Гипотетический правосторонний нейтрино мог на короткое время стать главным источником энергии во Вселенной сразу после Большого взрыва. Согласно исследованию, это изменило темпы расширения космоса и повлияло на условия, при которых обычная материя получила перевес над антиматерией. Такой сценарий способен объяснить, почему Вселенная вообще существует.
Работа опубликована 8 сентября в журнале Physical Review Letters, сообщает Live Science. Авторы предполагают, что тяжелая частица сначала двигалась почти со скоростью света и теряла энергию по мере расширения пространства. После охлаждения Вселенной она замедлилась, а значительная часть энергии перешла в массу, которая лишь распределялась по объему космоса.
Нейтрино почти не взаимодействуют с веществом. Известны три их типа, между которыми частицы могут переходить во время движения, однако Стандартная модель физики элементарных частиц считает нейтрино безмассовыми. Правосторонние нейтрино пока не обнаружены: они не испытывают слабое ядерное взаимодействие, не имеют электрического заряда и, как предполагается, значительно тяжелее обычных нейтрино.
Исследователи Ришав Рошан из Саутгемптонского университета и Судипта Шоу из Индийского технологического института в Канпуре рассмотрели роль ранее игнорировавшейся частицы. В основном варианте расчетов ее масса примерно в 100 триллионов раз превышала массу протона. По мере роста ее доли в общей энергии Вселенной частица могла вызвать период доминирования материи и оставаться ведущим компонентом до распада.
Такое доминирование ускорило расширение пространства, поэтому некоторые взаимодействия частиц включились бы позже, когда Вселенная сильнее остыла. Задержка могла повлиять на различия между лептонными типами и помочь сформировать избыток материи. Авторы также рассчитали, что более легкое правостороннее нейтрино с массой примерно в 100 миллиардов раз больше массы протона могло создать наблюдаемое количество материи до того, как эти типы стали различимы.
Проверить гипотезу напрямую на ускорителях невозможно из-за огромной массы частицы. Косвенным свидетельством мог бы стать характерный след в гравитационных волнах ранней Вселенной, включая сигналы от предполагаемых космических струн. Такие поиски связывают с будущими обсерваториями LISA, запуск которой намечен примерно на 2035 год, и SKAO, а дополнительный отпечаток эпохи мог сохраниться в слабом фоне горячей первичной плазмы.