Одне з найважчих нейтрино назвали можливою причиною того, чому Всесвіт не зник після Великого вибуху

20 жовтня 2026 р. 14:33

20 жовтня 2026 р. 14:33

Важке нейтрино допомогло пояснити, чому після Великого вибуху у Всесвіті залишилася матерія, а не лише енергія від зіткнень матерії й антиматерії. Науковці показали, що розпад цієї частинки міг змінити перебіг ранніх космічних процесів і вплинути на утворення надлишку матерії. Фізики сподіваються перевірити цю ідею за допомогою нейтринних експериментів і спостережень гравітаційних хвиль. Дослідження опублікували в журналі Physical Review Letters .

Художнє зображення Великого вибуху. Getty Images

Чому Великий вибух мав знищити матерію?

Сучасні моделі припускають, що на початку існування Всесвіту матерія й антиматерія утворювалися майже в однакових кількостях. Коли їхні частинки зустрічалися, вони знищували одна одну, перетворюючись на енергію. Якби їх було порівну, Всесвіт міг би залишитися майже без речовини, з якої утворюються зорі, планети й ми самі.

Але оскільки цього не сталося, фізики припускають, що матерії було зовсім трохи більше. Навіть крихітної переваги могло вистачити, щоб після зіткнень матерії з антиматерією залишилася речовина, з якої згодом сформувалися галактики та зорі. Проте науковці досі не знають напевно, що створило цю перевагу.

Художнє зображення історії Всесвіту — від Великого вибуху до появи складних організмів на Землі. Pablo Carlos Budassi / Wikimedia Commons

Одну з можливих відповідей шукають у світі нейтрино — частинок, які пронизують космічний простір і майже не взаємодіють з речовиною. Перевірити, чи міг їхній внесок повпливати на баланс між матерією й антиматерією, вирішили науковці Саутгемптонського університету й Індійського технологічного інституту в Канпурі.

Як одна частинка могла змінити ранній Всесвіт?

Нейтрино бувають різних типів, а деякі теоретичні моделі передбачають існування особливо важких нейтрино. Такі частинки могли дуже слабко взаємодіяти з іншими частинками й довго існувати, перш ніж розпастися, але досі їх майже не враховували в моделях раннього Всесвіту. Фізики змоделювали, якими були б наслідки розпаду таких нейтрино для балансу між матерією й антиматерією.

Згідно з моделями, найлегше з таких важких нейтрино могло би безпосередньо створити асиметрію на користь матерії, адже від його розпаду утворювалося би більше лептонів, ніж антилептонів. Вже пізніше лептони перетворювалися на баріони — елементарні частинки матерії, з яких складаються всі відомі нам об’єкти.

Водночас найважче з важких нейтрино за певних умов могло на деякий час стати важливою частиною енергетичного балансу Всесвіту та прискорити його розширення. Це мало б наслідки для інших частинок, змінюючи температуру, за якої протікали взаємодії між лептонами. Коли ж ця частинка нарешті розпалася, вона могла «розбавити» вже створений надлишок матерії до тих значень, які спостерігають у Всесвіті сьогодні.

Схематичне зображення розвитку Всесвіту: після Великого вибуху спершу настали «темні віки», коли ще не існувало зірок, але саме в цей час формувалася асиметрія між матерією й антиматерією. Пізніше з матерії сформувалися різні об'єкти, що віддалялися одне від одного через розширення Всесвіту. NASA / WMAP Science Team

Як перевірити цю ідею?

Дослідження не доводить, що саме нейтрино стало причиною появи всієї матерії у Всесвіті, але пропонує один із можливих механізмів, який міг вплинути на перевагу матерії над антиматерією. Хоча науковці не можуть повернутися до перших митей існування Всесвіту, вони можуть шукати сліди тих давніх процесів, у яких брали участь нейтрино. Точніші вимірювання властивостей цих частинок допоможуть перевірити, чи відповідає реальний світ передбаченням теоретичної моделі. А пошук гравітаційних хвиль, які можуть зберігати інформацію про події в ранньому Всесвіті, потенційно допоможе з’ясувати, як розвивався Всесвіт задовго до появи перших зір.

Що дізнавалися про антиматерію раніше

🚛 Щоб детальніше вивчати саму антиматерію, ЦЕРН запланувала перевезти її частинки в лабораторії з меншим забрудненням від установок, що генерують ці частинки.

🚚 Перше перевезення антиматерії у вантажівці провели у березні цього року, використавши пастку зі власним магнітним й електричним полем та повністю автономним живленням.

🧲 У матерії й антиматерії виявляли певні подібності, наприклад, гравітація впливає на них однаково, а протон й антипротон мають однаковий магнітний момент.

🌟 За допомогою гамма-обсерваторії Фермі астрономи навіть відшукали 14 кандидатів у зірки, що складаються з антиматерії, однак більшість з них знаходиться далеко від Сонця.

Наука