Према досадашњим сазнањима, Велики прасак требало је да буде истовремено почетак и крај свемира. Сматра се да су тада настале једнаке количине материје и антиматерије, чији би међусобно поништавање довело до потпуног уништења. На крају би остали само празан простор и енергија. У неком тренутку у раном свемиру, међутим, дошло је до сићушне неравнотеже која је материји омогућила опстанак.
Физичари сада нуде ново објашњење за ову појаву и указују да би решење могла бити претпостављена дух-честица која би истовремено могла одгонетнути више космолошких загонетки, пише Science Alert. У новој студији објављеној у часопису Physical Review Letters физичари Ришав Рошан са Универзитета у Саутемптону и Судипта Шоу из Индијског института за технологију у Kанпуру описали су како је такозвани стерилни неутрино могао омогућити постојање материје. Назив стерилни добио је јер игнорише силе које делују на обичну материју. Он подлеже само гравитацији и изузетно слабом привлачењу Хигсовог поља.
„Овај одвојени, тешки неутрино дуго је одбациван као неважан позадински детаљ у физици честица”, објашњава Рошан. „Међутим, он се распада невероватно споро. Док се свемир хладио после Великог праска, честица је преживела довољно дуго да привремено преузме густоћу енергије свемира и покрене раздобље у којем доминира материја.” Супертешка честица која се одазива само на гравитацију подсећа и на другу велику космолошку загонетку – тамну материју. Стерилни неутрини су главни кандидати за барем део недостајуће масе свемира, иако су честице које се разматрају за ту улогу знатно лакши сродници поменуте из ове студије. И обични неутрини, за које знамо да постоје у три врсте, сами су по себи мистерија. Иако су свуда око нас, готово су без масе и електричног набоја. Научници из CERN-а процењују да их има десет милијарди пута више од свих осталих честица с масом. Њихова сићушна маса, барем милион пута мања од масе електрона, једна је од великих непознаница.
Та загонетка укључује такозвано Јукавино повезивање, које мери интеракцију честица с Хигсовим пољем што им даје масу. Физичар Дејвид Милер је то сликовито описао деведесетих, упоредивши Хигсово поље с коктел-забавом: Што је гост познатији, то га остале званице више успоравају. У тој аналогији, Јукавина интеракција је износ нечије славе. Обични неутрини били би, дакле, невероватно непознати Једна од претпоставки која покушава да објасни сићушну масу обичних неутрина јесте механизам клацкалице. Према њему, обични неутрини толико су лагани управо зато што су њихови још неоткривени стерилни парњаци изузетно тешки. Ту на сцену ступа одвојени неутрино, трећа и занемарена врста стерилног неутрина која би могла објаснити зашто уопше постојимо.
„Одвојени неутрино променио је температуру у раном свемиру при којој су темељне честице, попут електрона и других лептона, ступале у интеракцију са својим античестицама помоћу Хигсовог бозона”, објашњава Рошан. „Та температура делује као прекидач који одређује како се стварала неравнотежа између материје и антиматерије.” Због изнимно слабе везе с механизмом клацкалице, овај стерилни неутрино се распадао знатно спорије од своја два брата који су се кудикамо брже распали у лептоне попут електрона. Важно је да су ти распади створили тек незнатно више честица материје него античестица.
Тиме што се задржао дуже, одвојени стерилни неутрино привремено је пореметио енергетску равнотежу раног свемира. Гурнуо га је ка стању у којем доминира материја, што је утицало на температуру и ширење свемира све док се и сам није потпуно распао. Тако су преостале честице материје могле преживети и на крају створити галаксије и све што данас видимо. У тој супи свемира који се хладио процес назван сфалерон претворио је део вишка лептона у одговарајући вишак кваркова који су се затим груписали у протоне и неутроне.
Будући да наведени научни рад израчунава масу најлакшег неутрина, постављен је тако да се може проверити. Мерење те масе у експериментима могло би потврдити или оповргнути постојање стерилних неутрина у далекој прошлости. „Све у свему, ово истраживање нуди ново објашњење за то како је материја победила”, каже Шоу. „Драматична промена у раном ширењу свемира оставља јасне, али мерљиве трагове, примерице на примордијалним гравитационим таласима.” То значи да би се утицај давно несталог стерилног неутрина могао открити у наборима простор-времена који се шире од самог почетка.
Ослушкивање тих прастарих сигнала изузетно је сложено и захтева опсерваторије нове генерације попут LISА. Тај пројекат састоји се од три летелице удаљене 2,5 милиона километара које ће у формацији дивовског троугла пратити Земљу у њеној орбити. „Ти трагови у гравитационим таласима отварају нове путеве за разумевање еволуције раног свемира након Великог праска”, закључује Шоу.
(Илустрација ЕPА)
(Индекс)
