Нейтрино являются одними из самых таинственных и в то же время крайне многочисленных частиц во Вселенной. Их часто называют «призрачными», так как они почти не взаимодействуют с обычной материей и проходят сквозь планеты, звезды и наши тела, оставаясь незамеченными.
Тем не менее, нейтрино действительно могли сыграть ключевую роль в формировании крупномасштабной структуры космоса. Новое исследование предполагает, что в ранней Вселенной часть нейтрино могла трансформироваться в так называемое темное излучение.
Эта идея возникла из противоречия. Анализ последних космологических данных показывает, что нейтрино взаимодействуют между собой значительно сильнее, чем это предсказывает Стандартная модель физики частиц. Однако лабораторные эксперименты на Земле накладывают строгие ограничения на такие взаимодействия — и результаты не совпадают.
Доцент физики Вашингтонского университета в Сент-Луисе Бхупал Дев и его команда предлагают интересное объяснение этого явления. По их гипотезе, сигналы, которые космологи интерпретируют как доказательства сильно взаимодействующих нейтрино, на самом деле могут быть следствием дополнительной компоненты излучения — легких, быстрых частиц, которые ведут себя аналогично нейтрино, но таковыми не являются.
«Поскольку космологические наблюдения в основном фиксируют общее количество быстро движущегося излучения, они не могут легко различить нейтрино от других легких частиц, имеющих схожие характеристики», — уточняет Дев.
По предложенному учеными сценарию, часть нейтрино могла трансформироваться в темное излучение на определенном этапе ранней Вселенной — после первичного нуклеосинтеза, когда образовались первые атомные ядра, но до появления реликтового излучения. «В этом сценарии темное излучение может имитировать космологические эффекты, приписываемые взаимодействующим нейтрино, при этом не противореча экспериментальным ограничениям, которые применяются к самим нейтрино», — говорит ученый.
Если гипотеза окажется верной, это может помочь решить сразу несколько загадок современной космологии, которые исследователи уже долгое время пытаются разгадать. Среди них — неопределенность в массе нейтрино и так называемое хаббловское напряжение — феномен, описывающий расхождение в результатах измерения скорости расширения Вселенной.
«Превращение нейтрино в нейтриноподобное темное излучение открывает новые возможности для решения космологических парадоксов, не нарушая при этом наземных ограничений», — подчеркивает Дев.
Проверить эту смелую теорию помогут наблюдения нового поколения: более точные измерения реликтового излучения, крупномасштабные обзоры структуры Вселенной, эксперименты в области 21-сантиметровой космологии, а также лабораторные измерения массы нейтрино. Ученые надеются, что призрачные частицы не смогут скрываться от них вечно.
Фото: hi-tech.mail.ru