Одна з найстаріших проблем нашого сприйняття Всесвіту: оскільки матерія й антиматерія анігілюють одна з одною, і обидві форми проторечовини нерозривно існували в момент Великого Вибуху, чому тоді існує тільки Всесвіт, що складається з баріонної речовини? Куди поділася вся антиматерія?
"Той факт, що в нашому сучасному Всесвіті переважає матерія, залишається однією з найдавніших загадок сучасної фізики", - каже професор фізики та астрономії Каліфорнійського університету в Ріверсайді Яноу Куї.
"Для досягнення сьогоднішнього домінування матерії необхідний тонкий дисбаланс або асиметрія між матерією і антиматерією в ранньому Всесвіті, але він не може бути реалізований у відомих рамках фундаментальної фізики".
Існують теорії, які можуть відповісти на це питання, але їх вкрай складно перевірити за допомогою лабораторних експериментів.
Однак у новій роботі, опублікованій у журналі Physical Review Letters, Куї та її співавтор Чжун-Чжі Сяньюй, доцент фізики Університету Цинхуа, Китай, стверджують, що вони, можливо, знайшли обхідний шлях. Для цього група вчених використовувала дані про світлові ефекти, залишені Великим Вибухом.
Теорія, яку хотіли довести Яноу Куї та Чжун-Чжі, відома як лептогенез - процес, пов'язаний із розпадом частинок, який міг призвести до асиметрії між матерією та антиматерією в ранньому Всесвіті.
Асиметрія певних типів елементарних частинок у найбільш ранні моменти існування космосу, ймовірно, виникла внаслідок перших ядерних реакцій. Згодом вони переросли в асиметрію між матерією та антиматерією. У підсумку з'явився знайомий нам всесвіт, з його різноманітністю форм і проявів.
"Лептогенез - один із найпереконливіших механізмів, що породжують асиметрію матерії та антиматерії", - йдеться в заяві доктора Куї.
"У ньому бере участь нова фундаментальна частинка - правостороннє нейтрино".
Але, додала д-р Куї, для створення правостороннього нейтрино знадобиться набагато більше енергії, ніж отримують у колайдерах частинок на Землі.
"Випробування лептогенезу практично неможливе, тому що маса правостороннього нейтрино зазвичай на багато порядків перевищує можливості найвисокоенергетичнішого колайдера, який будь-коли був побудований, - Великого адронного колайдера", - пояснила фізик.
Д-р Куї та її співавтори дійшли висновку, що вченим, можливо, не потрібно будувати потужніший колайдер частинок, тому що умови, які вони хотіли б створити в такому експерименті, вже існували в деяких частинах раннього Всесвіту. Інфляційний період, епоха експоненціального розширення часу і простору, що тривала всього частки секунди після великого вибуху...
"Космічна інфляція створила високоенергетичне середовище, що сприяє утворенню нових важких частинок, а також їхній взаємодії", - далі пише Куї.
"Інфляційний Всесвіт поводився так само, як космологічний колайдер, за винятком того, що енергія була в 10 мільярдів разів більшою, ніж у будь-якого створеного людиною колайдера".
Ба більше, результати цих експериментів із природним космологічним колайдером можуть зберегтися в "космографії" розподілу галактик, а також у космічному мікрохвильовому тлі, післясвітінні Великого Вибуху, з якого астрофізики почерпнули більшу частину свого нинішнього розуміння еволюції космосу.
"Зокрема, ми демонструємо, що істотні умови для виникнення асиметрії, включно із взаємодією та масою правобічного нейтрино, яке є тут ключовим гравцем, залишають характерні відбитки в статистиці просторового розподілу галактик або космічного мікрохвильового фону і можуть бути точно виміряні", - упевнена Куї.
При цьому вона обмовляється, що необхідні вимірювання ще належить зробити.
"Астрофізичні спостереження, які очікуються найближчими роками, потенційно здатні виявити такі сигнали і розкрити космічне походження матерії".
