Большая Вселенная и маленькое нейтрино
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Оказывается, свойства всей нашей Вселенной, включая массу, размеры, возраст, структуру и грядущую эволюцию, зависят от того, какие нейтрино ее населяют. Населяют же ее в основном, увы, эти крошечные и неуловимые частицы, а совсем даже не барионы, из которых «сделаны» звезды, галактики, межзвездная пыль и облака.
Сегодня существует не плохая, уже названная «стандартной», теория нейтринной Вселенной. Она известна больше как «теория блинов». Согласно ей, наблюдаемая средняя плотность Вселенной определяется легкими нейтрино одного и того же сорта с массой в тридцать электрон-вольт каждое. Теория объясняет, почему галактики объединяются в плоские сверхскопления — «блины», оставляя незаполненными огромные пустоты в пространствах между ними. Но многого и она не объясняет. Например, того, что квазаров, да и самих «блинов», к настоящему возрасту Вселенной не должно уже быть, а они есть, это мы видим. Скрытые массы скоплений должны превышать видимые примерно в пятьдесят раз, тогда как по прямым наблюдениям это превышение существует не более чем в десять раз. Есть и другие трудности, необъяснимые в рамках теории.
Однако многое в этой концепции удается поставить на свои места, если исходить из возможности существования когда то разных сортов нейтрино. Астрофизики «заложили» в эту теорию предположение о том, что на ранних стадиях формирования Вселенной были и другие нейтрино — тяжелые и нестабильные частицы с массой покоя до четырехсот электрон-вольт и с характерным временем распада в сотни миллионов или даже в миллиард лет.
Они потом распались, превратившись в обычные легкие и стабильные нейтрино, а также в безмассовые частицы — майороны, фамилоны и другие. Эта «передышка» могла бы замедлить эволюцию скоплений и изменить их вероятную структуру. Кроме того, вещество Вселенной той плотности, которая ныне известна, оказалось бы на половину образованным продуктами распада тяжелых нейтрино. Это не может отразиться на структуре скоплений, но уменьшает в десять — сорок раз плотность вещества в «блинах». Последнее обстоятельство делает их значительно долговечнее и объясняет, почему они до сих пор не разрушились.