Научници можда открили зашто уопште постојимо

Ипак, у неком тренутку у раном свемиру дошло је до сићушне неравнотеже која је материји омогућила опстанак. Физичари сада нуде ново објашњење за ту појаву и сугеришу да би рјешење могла бити хипотетичка „честица дух“ која би истовремено могла да ријеши више космолошких загонетки, пише Сајенс алерт (Science Alert).

Рјешење у „стерилном неутрину“

У новој студији објављеној у часопису Физикал ривју летерс (Physical Review Letters), физичари Ришав Рошан са Универзитета у Саутемптону и Судипта Шоу са Индијског института за технологију у Канпуру описали су како је такозвани „стерилни неутрино“ могао да омогући постојање материје.

Назив „стерилни“ добио је јер не реагује на силе које дјелују на обичну материју. На њега дјелују само гравитација и изузетно слабо привлачење Хигсовог поља.

„Овај одвојени, тешки неутрино дуго се одбацивао као неважан позадински детаљ у физици честица“, објашњава Рошан.

„Међутим, он се распада невјероватно споро. Док се свемир хладио након Великог праска, честица је преживјела довољно дуго да привремено преузме доминантну улогу у густини енергије свемира и покрене период у којем доминира материја.“

Загонетка масе и Хигсово поље

Супертешка честица која ступа у интеракцију само посредством гравитације подсјећа и на другу велику космолошку загонетку – тамну материју. Стерилни неутрини главни су кандидати за барем дио масе која „недостаје“ у свемиру, иако су честице које се разматрају за ту улогу знатно лакши сродници оне 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 без електричног набоја. Научници из ЦЕРН-а процјењују 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 везивање, које мјери интеракцију честица с Хигсовим пољем које им даје масу. Физичар Дејвид Милер то је сликовито описао деведесетих година, упоредивши Хигсово поље с коктел-забавом.

Што је гост познатији, то га остали гости више успоравају. У тој аналогији, Јукавина интеракција представља ниво нечије славе. Обични неутрини били би, дакле, невјероватно непознати гости.

Црвена линија која нагло пада представља поменути одвојени неутрино. Графикон приказује период у којем је та честица имала највећи утицај на развој раног свемира, прије него што је нестала и омогућила поновну превласт процеса којима доминира зрачење. Фото: Рошан и Шоу, Физикал ривју летерс, 2026.

Механизам клацкалице и одвојени неутрино

Једна од теорија 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 да објасни зашто уопште постојимо.

„Одвојени неутрино промијенио је температуру у раном свемиру на којој су основне честице, попут електрона и других лептона, ступале у интеракцију са својим античестицама уз помоћ Хигсовог бозона“, појашњава Рошан.

„Та температура дјелује као прекидач који одређује како се стварала неравнотежа између материје и антиматерије.“

### Како је настала превласт материје

Због изузетно слабе везе с „механизмом клацкалице“, овај стерилни неутрино распадао се знатно спорије од своја два „брата“, који су се много 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. Усмјерио га је према стању у којем доминира материја, што је утицало на температуру и ширење свемира све док се и он није потпуно распао.

Тако су преостале честице материје могле да преживе и на крају створе галаксије и све што данас видимо. У тој мјешавини материје и енергије свемира који се хладио, процес назван „сфалерон“ претворио је дио вишка лептона у одговарајући вишак кваркова, који су се затим груписали у протоне и неутроне.

Потрага за доказима у одјецима Великог праска

Будући да овај научни рад израчунава масу најлакшег неутрина, постављен је тако да се може провјерити. Мјерење те масе у експериментима могло би да потврди или оповргне постојање стерилних неутрина у далекој прошлости.

„Све у свему, ово истраживање нуди нам ново објашњење за то како је материја побиједила“, каже Шоу.

„Драматична промјена у раном ширењу свемира оставља јасне, али мјерљиве трагове, на примјер на примордијалним гравитационим таласима.“

То значи да би се утицај давно несталог стерилног неутрина могао открити у наборима простор-времена који се шире још од самих почетака. Ослушкивање тих прастарих сигнала изузетно је сложено и захтијева опсерваторије нове генерације попут ЛИСА-е (LISA).

Тај пројекат састоји се од три летјелице удаљене 2,5 милиона километара једна од друге, које ће у формацији огромног троугла пратити Земљу у њеној орбити.

„Ти трагови у гравитационим таласима отварају нам нове путеве за разумијевање еволуције раног свемира након Великог праска“, закључује Шоу.

(Индекс)