• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
9 сентября
Никита Логинов
2 399

Почему во Вселенной нет антивещества? Ответ может дать космологический коллайдер

5.4

Ученые предполагают, что причина доминирования вещества над антивеществом кроется в сверхтяжелых правосторонних нейтрино. Если инфляционная модель верна, следы существования этих микрочастиц должны были отразиться в крупномасштабной структуре Вселенной.

Карта температур реликтового излучения, синий и красный цвета отражают разницу температуры в 18 миллионных долей градуса
Карта температур реликтового излучения, синий и красный цвета отражают разницу температуры в 18 миллионных долей градуса. Для объяснения такой однородности Вселенной ученые разработали инфляционную модель / © NASA, DMR, COBE Project

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) и Университета Цинхуа (КНР) предложили способ решения одной из главных загадок современной физики — барионной асимметрии Вселенной. По их расчетам, наблюдаемое доминирование обычного вещества можно объяснить распадом тяжелых правосторонних нейтрино в первые мгновения жизни Вселенной. Если инфляционная теория верна, то найти следы этих нейтрино можно в неоднородностях распределения галактик и реликтового излучения в космическом пространстве, пишут ученые в Physical Review Letters.

Антивещество — это атомы, зеркально отраженные по электрическому заряду. Например, если атом водорода имеет положительно заряженное ядро и отрицательно заряженный электрон, то атом антиводорода состоит из отрицательно заряженного ядра и положительно заряженного электрона. Существующие физические теории вроде Стандартной модели и общей теории относительности говорят, что антивещества во Вселенной должно быть столько же, сколько и вещества. Подобные симметрии вообще естественны для природы, тогда как нарушения симметрии нужно обосновывать отдельно.

Однако в реальности ученые наблюдают абсолютное доминирование обычного вещества. Из него созданы галактики, звезды, планеты и живые существа, тогда как антивещество никогда не регистрировалось в значимых количествах. Вообще говоря, это хорошая новость для людей. Антивещество при встрече с веществом аннигилирует — то есть, взрывается с максимально возможной мощностью, переводя всю массу в энергию. Если бы Вселенная произвела равное количество вещества и антивещества, то они бы взаимоуничтожили друг друга, наполнив мир чистым излучением вместо галактик, звезд и планет с живыми существами. Но для ученых наблюдаемая асимметрия между веществом и антивеществом — одна из крупнейших проблем, которую нужно решать.

Признаки присутствия правосторонних нейтрино на фоне сигналов обычных левосторонних
Признаки присутствия правосторонних нейтрино на фоне сигналов обычных левосторонних / © UCR

Физики предлагают искать ответ на проблему барионной асимметрии Вселенной в распаде правосторонних (или стерильных) нейтрино. Это гипотетические нейтрино, проекция спина которых совпадает с направлением их движения. Гипотетические — потому что в природе они не встречаются и своими силами их создать невозможно (в отличие от антивещества). Слишком уж много энергии на это придется затратить, даже Большой Адронный коллайдер не справится. Зато в первые мгновения существования Вселенной (порядка 10 в -36 степени секунд) плотность энергии была в 10 триллионов раз выше, чем в БАК, и правосторонние нейтрино должны были появляться в избытке. Их последующий распад мог стать причиной барионной асимметрии Вселенной.

Впрочем, нет нужды проверять эту теорию экспериментально, если можно обратиться напрямую к истории Вселенной с помощью инфляционной модели. Эта модель призвана объяснить видимую однородность Вселенной, которую не может объяснить теория Большого взрыва. Согласно инфляционной модели, Вселенная в первые моменты своей жизни расширялась с колоссальной скоростью (за миллионную долю секунды объем увеличился в 10 в 78 степени раз), и малейшие квантовые флуктуации запечатлелись в наблюдаемой крупномасштабной структуре космоса. А значит, в этой структуре можно найти и отпечатки существования правосторонних нейтрино. Такой подход получил название космологического коллайдера, где роль коллайдера (ускорителя частиц) играет период инфляционного расширения Вселенной.

В этом заключается суть новой работы физиков из США и Китая: они показывают, как именно космос может хранить в себе следы процессов, которые происходили в период инфляционного расширения. По словам Яноу Цуй из Калифорнийского университета, эти сверхтяжелые частицы должны были оставить отчетливые отпечатки своего существования в трехмерной структуре Вселенной, которые можно найти с помощью телескопов уже в ближайшие годы. Тогда одна из главных загадок физики, наконец, будет решена.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 12:38
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

12 часов назад
Мария Азарова

В этом году премия досталась Алену Аспе, Джону Клаузеру и Антону Цайлингеру.

Позавчера, 18:47
Анна Новиковская

На границе палеозойской и мезозойской эр, около 250 миллионов лет назад, Землю настигло самое страшное вымирание в истории, погубившее более трех четвертей от всего живого. Однако, если какие-то группы животных исчезли почти полностью, то другие практически не пострадали. Судя по костям крошечного ящера из Антарктиды, рептилии оказались в числе последних.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Позавчера, 12:38
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

2 октября
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

6 сентября
Александр Березин

Нашей планете 4,5 миллиарда лет, и 539 миллионов лет на ней тянется эра «явной жизни» (фанерозой) — то есть такой, когда на планете есть крупные, высокоорганизованные животные. Сам собой возникает вопрос: быть может, среди них был разум?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: