Астрофізики довели, що нестабільні нейтрино зберегли Всесвіт від знищення

Міжнародна група фізиків відродила забуту ідею XIX століття про так звану «вихрову модель атома» та вважає, що вона може допомогти пояснити одну з найглибших загадок космосу — чому взагалі існує матерія. Основою дослідження стала гіпотеза британського фізика Вільяма Томпсона (лорд Кельвін), який у 1867 році припустив, що атоми є стійкими вихорами в ефірі — гіпотетичному середовищі, яке, як тоді вважали, заповнює весь простір.

Попри те, що експеримент Майкельсона — Морлі 1887 року спростував існування ефіру, сама ідея вихорів збереглася у фізиці — від надплинних рідин до надпровідників і конденсатів Бозе–Ейнштейна. Тепер дослідники з Хіросімського університету, Інституту фізики високих енергій DESY у Німеччині та інших установ запропонували сучасну версію цієї концепції: у перші миті після Великого вибуху могли виникати «космічні вузли» — стабільні топологічні структури, що тимчасово домінували у Всесвіті.

За словами керівника дослідження професора Мунето Нітти, такі вузли могли стати ключем до розв’язання однієї з головних проблем фізики — асиметрії між матерією та антиматерією. За сучасними моделями, Великий вибух мав створити обидва типи частинок у рівних кількостях, і вони мали би знищити одна одну. Проте у Всесвіті залишилася незначна перевага матерії — одна частинка на мільярд пар «матерія-анти­матерія», — що й забезпечило існування зірок, галактик і життя.

Фізики показали, що при руйнуванні цих вузлів через квантове тунелювання могли виникати важкі правосторонні нейтрино — нестабільні частинки, які розпадалися з невеликою перевагою на користь матерії. «Можна сказати, що ці нейтрино — наші батьки, а космічні вузли — наші дідусі», — пояснив співавтор дослідження Ю Хамада з Німеччини. Таким чином, саме такі процеси могли зумовити перевагу матерії у Всесвіті.

Автори припускають, що їхня модель також може пролити світло на природу темної матерії, маси нейтрино та інші фундаментальні проблеми. Наступним кроком стануть розрахунки й моделювання, які допоможуть передбачити можливі спостережувані сліди цих «космічних вузлів». Науковці очікують, що майбутні місії — зокрема гравітаційно-хвильові обсерваторії LISA, Cos­mic Explor­er і DECIGO — зможуть перевірити, чи справді Всесвіт проходив через епоху, коли в ньому панували такі структури. Результати дослідження опубліковані в журналі Phys­i­cal Review Let­ters.