Японські вчені знайшли слід еволюційного процесу, що міг запустити формування Всесвіту

Японські фізики вперше змоделювали космічні вузли — складні структури з енергетичних полів, які ще у XIX столітті уявляв лорд Кельвін. Нове дослідження, опубліковане у Phys­i­cal Review Let­ters, показує, що такі вузли могли виникати в ранньому Всесвіті та пояснити, чому матерія переважила антиматерію після Великого вибуху.

Модель передбачає короткий «період домінування вузлів», коли ці заплутані енергетичні поля переважали все інше, і цей сценарій можна було б дослідити за допомогою гравітаційних хвиль. Джерело: Мунето Нітта/Університет Хіросіми

Команда Мунето Нітти, Мінору Ето та Ю Хамади довела, що вузлоподібні солітони можуть формуватися з фундаментальних полів, зокрема при поєднанні симетрій B–L (баріонне число мінус лептонне) та Peccei–Quinn (PQ). Під час охолодження Всесвіту ці вузли поводилися як речовина, поступово розпадаючись через квантове тунелювання. У процесі вони породжували важкі праві нейтрино, які далі розпадалися з невеликою перевагою матерії — механізм, відомий як баріогенез.

3D-графіки чисельного рішення для вузлових солітонів. Джерело: Мунето Нітта/Університет Хіросіми

Дослідники розрахували, що енергія вузлів могла нагріти Всесвіт до 100 ГеВ — останньої температурної межі, коли ще були можливі реакції утворення матерії. Розпад вузлів мав би залишити слід у вигляді гравітаційних хвиль — специфічного «підпису», який можуть зафіксувати майбутні обсерваторії, такі як LISA, Cos­mic Explor­er та DECIGO.

Ця модель також пов’язана з кількома фундаментальними загадками фізики: походженням мас нейтрино, природою темної матерії та сильною CP-проблемою. За словами професора Нітти, якщо модель підтвердиться, це буде перший реалістичний приклад, де вузли відіграють ключову роль у формуванні матерії у Всесвіті.

Наступним етапом дослідження стане моделювання формування та розпаду цих вузлів, щоб порівняти їхні сигнатури з даними гравітаційних обсерваторій.