Измерения гелия в далеких галактиках помогло объяснить, почему Вселенная наполнена разными объектами и не исчезла в самом начале. Новые данные, собранные с помощью японского телескопа Subaru, пролили свет на главный вопрос космологии: почему Вселенная вообще существует, хотя могла уже давно исчезнуть? О результатах нового исследования рассказала Энн-Кэтрин Бернс из Калифорнийского университета в Ирвине, США, для издания Gizmodo.

Согласно теории, когда 13,8 млрд лет назад появилась Вселенная, то появились частицы материи и антиматерии, которые имеют противоположные свойства. При столкновении таких противоположных частиц происходит взрыв с выделением энергии. То есть, в самом начале если бы появилось равное количество таких частиц и античастиц, то они бы уничтожили друг друга, и Вселенная оказалась бы пустой. Но она не пустая – в ней есть звезды, планеты и галактики. Но антиматерия в небольшом количестве также присутствует.

"Как физик я заинтересована в так называемой проблеме асимметрии материи и антиматерии. В нашем недавнем исследовании мы с коллегами обнаружили, что новое измерение количества и типа гелия в далеких галактиках может предложить решение этой давней загадки", — говорит Бернс.

Что было в самом начале?

В первые миллисекунды после Большого взрыва наша Вселенная была наполнена протонами, электронами и нейтронами, которые плавали в плазме. Но также тогда появились и такие слабо взаимодействующие частицы, как нейтрино и их противоположные аналоги – антинейтрино.


Сейчас физики считают, что через секунду после Большого взрыва произошло формирование ядер гелия и водорода. Считается, что что нейтрино и антинейтрино сыграли важную роль в создании, в частности, ядер гелия.

Когда Вселенная перестала быть очень горячей, то из протонов и нейтронов образовались водород, гелий и другие элементы. Гелий состоит из двух протонов и двух нейтронов, а водород состоит только из одного протона, без нейтронов. Таким образом, чем меньше нейтронов было в ранней Вселенной, тем меньше могло появиться гелия.

Измерение гелия

Сейчас ученые могут узнать, сколько нейтрино и антинейтрино существовало в ранней Вселенной, благодаря изучению галактик, которые состоят в основном из гелия и водорода. В 2022 году японские ученые использовали телескоп Subaru для изучения 10 таких галактик.

Наблюдения показали, что в этих галактиках находится гораздо меньше гелия, чем предполагали теории. Получив этот результат, я и мои коллеги работали в обратном направлении, чтобы найти количество нейтрино и антинейтрино, необходимое для получения гелия, обнаруженного в этих галактиках", — говорит Бернс.

Принятая ранее теория предсказывала, что в ранней Вселенной должно быть одинаковое количество нейтрино и антинейтрино. Однако, новое исследование показало, что количество нейтрино больше, чем количество антинейтрино.


Что это значит?

Новые данные указывают на источник асимметрии между материей и антиматерией и это нейтрино. В этом исследовании ученые доказали, что новое измерение гелия согласуется с тем, что в ранней Вселенной было больше нейтрино, чем антинейтрино. По словам Бернс, асимметрия нейтрино может перейти в асимметрию всей материи.

"Наши результаты являются лишь теорией. По сути, мы обнаружили способ возникновения асимметрии материи и антиматерии, но это не значит, что эта асимметрия появилась именно так. То, что данные наблюдений согласуются с нашей теорией, является намеком на то, что наша теория может быть правильной, но может быть и нет", — говорит Бернс.

Согласно данному исследованию именно нейтрино могут быть ключом к ответу на вопрос, почему вообще существует Вселенная.Источник: "Фокус"