Вселенная полна непостижимых тайн. Двумя величайшими загадками космологии остаются асимметрия между материей и антиматерией и природа темной материи, невидимой субстанции, составляющей около 85% массы Вселенной. Недавняя теория предполагает, что обе проблемы могут быть связаны с гипотетической частицей, называемой майорановским нейтрино. Эта еще не доказанная идея может произвести революцию в нашем понимании космоса.
Нарушенное равновесие: почему Вселенная содержит материю?
Тайна доминирования материи во Вселенной остается одним из самых увлекательных вопросов современной космологии. Согласно Стандартной модели физики элементарных частиц, Большой Взрыв создал равное количество материи и антиматерии. Теоретически эти две сущности должны были уничтожить друг друга с самых ранних моментов существования Вселенной, оставив космическую пустоту, наполненную только энергией. Однако мы увидели совсем другое.
На самом деле Вселенная в основном состоит из материи: звезды, галактики, планеты и даже живые существа состоят из частиц материи. Антиматерии, с другой стороны, кажется, почти не существует, за исключением некоторых лабораторных экспериментов или редких астрофизических событий. Этот фундаментальный дисбаланс между материей и антиматерией поднимает серьезный вопрос: что нарушило этот первозданный баланс, позволив материи доминировать во Вселенной?
Ученые называют это явление барионогенезом. Этот термин относится к гипотетическому процессу, который приведет к тому, что барионы (частицы, составляющие материю, такие как протоны и нейтроны) превысят численность антибарионов (их аналогов из антивещества). Однако сама по себе Стандартная модель не может объяснить эту асимметрию. Чего не хватает, так это ключевого механизма, который описывает, как фундаментальные законы физики благоприятствуют материи в первую долю секунды после Большого взрыва.
Майорановские нейтрино: частицы в самом сердце загадки
Нейтрино, часто называемые частицами-призраками из-за их способности проходить сквозь материю, не взаимодействуя с ней, могут быть в центре этой космической тайны. Как правило, известные нейтрино обладают чрезвычайно малой массой и особыми свойствами: их вращение (вид внутреннего вращения) всегда направлено в одном направлении, которое ученые называют левым. Однако эта необычная особенность открывает дверь для интересной гипотезы: существования правых частиц, которые еще не открыты.
Согласно недавно разработанным теориям, эти правые нейтрино могли сыграть решающую роль на ранних стадиях создания Вселенной.
Обратите внимание: Новая военная техника позволит солдатам видеть в … полной темноте.
Согласно этой модели, взаимодействия между (известными) левыми нейтрино и этими гипотетическими правыми нейтрино могли бы вызвать фундаментальный дисбаланс в ранней Вселенной. Этот дисбаланс нарушил бы идеальную симметрию, что в противном случае привело бы к полному уничтожению материи и антиматерии.Это еще не все. Та же модель предсказывает существование еще более удивительной частицы — майорановского нейтрино. В отличие от большинства известных частиц, майорановское нейтрино является собственной античастицей. Это означает, что при определенных условиях две майорановские частицы могут аннигилировать друг друга, что является очень необычным поведением в физике элементарных частиц.
Нарушение симметрии между левыми и правыми нейтрино в первые хаотические моменты Большого взрыва могло привести к появлению таких майорановских нейтрино в больших количествах. Стабильные и невидимые, эти частицы остаются сегодня пережитком той примитивной эпохи. Благодаря своей стойкости и неуловимой природе они могут образовывать важный компонент темной материи — загадочного и невидимого вещества, которое оказывает гравитационное воздействие и играет ключевую роль в формировании и структуре галактик.
Если эта теория окажется верной, майорановские нейтрино не только станут недостающей частью загадки темной материи, но и смогут объяснить существование материи. Если это правда, то это открытие изменит наше понимание Вселенной.
Вселенная, которую можно исследовать: эксперименты продолжаются
Хотя Связь майорановских нейтрино с темной материей и контролем над ними интригует, но остается спекулятивной. Для подтверждения этой гипотезы необходимы экспериментальные наблюдения, которые смогут обнаружить эти неуловимые частицы. Для этого физики полагаются на чрезвычайно чувствительные детекторы, такие как японский Супер-Камиоканде и итальянский Борексино.
Эти подземные установки специально созданы для изучения нейтрино — очень легких и слабо взаимодействующих частиц, которые практически не оставляют следов при прохождении через материю. Например, детектор Супер-Камиоканде использует гигантский резервуар, наполненный сверхчистой водой, для обнаружения крошечных вспышек света, возникающих при взаимодействии нейтрино с атомами. Эти эксперименты направлены на выявление особенностей, которые могут указывать на присутствие правых нейтрино или майорановских нейтрино, а именно специфических взаимодействий, которые не могут быть объяснены стандартными физическими моделями.
Еще одно направление исследований — поиск событий, нарушающих закон сохранения барионного числа, согласно которому число частиц материи не может измениться. Если этот закон будет нарушен, это станет важным доказательством существования «майорана». Например, косвенным доказательством может служить двойной бета-распад нейтрино (гипотетический процесс, при котором два нейтрона в атомном ядре одновременно превращаются в протоны, не испуская ни одного нейтрино.
Все последние новости астрофизики читайте на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Вселенная полна непостижимых тайн.