Удивительная элементарная частица раскрывает важнейшие тайны Вселенной: какие открытия сделали физики?

Физики предполагают, что группа скрытых частиц может объяснять всю темную материю во Вселенной и причины существования материи в целом. Это исследование было опубликовано на сервере препринтов arXiv, сообщает Live Science.

Одна из главных загадок для физиков заключается в том, почему Вселенная изначально была заполнена материей. Также вызывает вопросы, почему в ней очень мало антиматерии, в то время как преобладает обычная материя. Известно, что при столкновении частиц и античастиц они аннигилируют друг друга, но почему это не произошло в ранней Вселенной, и почему все не исчезло?

Существующая теория предполагает, что некий неизвестный процесс привел к возникновению дисбаланса между материей и антиматерией в первые мгновения после Большого взрыва. Авторы исследования полагают, что в этом процессе задействованы неуловимые элементарные частицы нейтрино.

На данный момент физикам известно, что нейтрино имеют три вида, каждый из которых обладает необычными свойствами. Нейтрино имеют очень малую массу, значительно меньшую массы электронов. Эти частицы также являются левосторонними, что означает, что их внутренние спины ориентированы только в одном направлении во время движения, в отличие от всех остальных частиц, которые могут вращаться в обе стороны.

Существует предположение, что на самом деле нейтрино имеют не три, а больше разновидностей, которые еще не были обнаружены, и они могут быть правосторонними аналогами известных нейтрино. Взаимодействия между левосторонними и правосторонними нейтрино могут привести к тому, что они будут иметь массу, считают ученые.

Авторы нового исследования утверждают, что существуют два вида правосторонних нейтрино с очень большими массами. Расчеты ученых показывают, что вскоре после Большого взрыва существовал идеальный баланс между левосторонними и правосторонними нейтрино. Однако по мере расширения и охлаждения Вселенной этот баланс был нарушен, что привело к нарушению симметрии, в результате чего левосторонние нейтрино обрели массу, а правосторонние нейтрино исчезли.

Исследование показало, что этот процесс имел и другие последствия. Поскольку нейтрино взаимодействуют с другими элементарными частицами, их нарушенная симметрия вызвала цепную реакцию, которая нарушила баланс между материей и антиматерией. Ученые также пришли к выводу, что правосторонние нейтрино смешались и образовали новую элементарную частицу, названную майороном. Это гипотетическая частица, которая является своей собственной античастицей, и расчеты физиков показывают, что в самой ранней Вселенной ее могло быть очень много.

Физики считают, что майорон сохранился, хотя и остался невидимым и неуловимым, но составляет значительную часть массы каждой галактики. То есть именно из этих частиц может состоять загадочная темная материя, которая заполняет Вселенную и в несколько раз превышает объем обычной материи.

По словам физиков, один механизм может объяснить странные свойства нейтрино, процесс, приведший к доминированию материи над антиматерией, и возникновение темной материи. На данный момент отсутствуют доказательства существования правосторонних нейтрино и майорона, однако ученые считают, что современные детекторы нейтрино могут их выявить.