30 июл 2023 7 172

Удивительный баланс: новые данные объясняют соотношение материи и антиматерии во Вселенной

С помощью японского телескопа Subaru удалось получить новые данные, которые могут быть ключом к пониманию проблемы асимметрии материи и антиматерии во Вселенной. Открытие, сделанное исследователями, важно для понимания того, почему во Вселенной существует больше материи, чем антиматерии.

Согласно представленным данным, после Большого Взрыва Вселенная была наполнена частицами материи и антиматерии, которые взаимодействовали между собой и приводили к их взаимному уничтожению. Однако, чтобы существовали разнообразные формы материи, такие как галактики и планеты, должно было быть больше материи, чем антиматерии. Вопрос о том, почему так произошло, остается открытым.

Исследователи обратили внимание на количество и тип гелия в далеких галактиках. Гелий образуется в ранней Вселенной и является основным элементом, вторым по важности после водорода. Согласно широко принятой теории, нейтрино и антинейтрино играют ключевую роль в создании ядер гелия. Изучение образования гелия может помочь ученым понять, какое число нейтрино и антинейтрино присутствовало в ранней Вселенной.

Создание ядер гелия происходит в несколько этапов. Сначала происходит превращение протонов и нейтронов друг в друга с участием нейтрино и антинейтрино. Затем формируются ядра дейтерия и, наконец, ядра гелия. Ученые моделируют этот процесс и исследуют, как соотношение протонов и нейтронов зависит от количества нейтрино и антинейтрино в ранней Вселенной.

В результате серии столкновений частиц высокой энергии в ранней Вселенной образуются такие элементы, как гелий. Здесь D обозначает дейтерий, изотоп водорода с одним протоном и одним нейтроном, а γ обозначает фотоны или легкие частицы. В серии показанных цепных реакций протоны и нейтроны сливаются с образованием дейтерия, затем эти ядра дейтерия сливаются с образованием ядер гелия.

Ученые-астрономы, работающие с данными телескопа Subaru, обнаружили, что количество и тип гелия в далеких галактиках подтверждают модели, предполагающие неравное количество нейтрино и антинейтрино в ранней Вселенной. Если бы нейтрино было больше, тогда протонов было бы больше и меньше нейтронов, что привело бы к меньшему образованию гелия.

Японский телескоп Subaru, расположенный на острове Мауна-Кеа на Гавайях.

Это открытие позволяет ученым делать выводы о том, сколько нейтрино и антинейтрино было в ранней Вселенной и какое соотношение материи и антиматерии было в то время. Оно приближает нас к пониманию того, почему в нашей Вселенной преобладает материя, предоставляя новую информацию для развития физических теорий и моделей.