Новая элементарная частица может разрешить загадку исчезнувшего лития
Новая элементарная частица X, не предсказанная Стандартной моделью, может объяснить загадку расхождения предсказаний по поводу количества лития во Вселенной с его наблюдаемым количеством. Об этом в своей работе сообщила международная команда физиков, работающая под руководством Максима Поспелова из Канадского института теоретической физики.
Загадка недостачи лития заключается в том, что в сравнении с предсказанным количеством этого вещества, которое должно было образоваться вскоре после Большого взрыва, его во Вселенной наблюдается в три раза меньше. Существование новой частицы ещё не подтверждено, а физики уже назначили её ответственной за исчезновение лития.
Согласно теории нуклеосинтеза Большого взрыва (первичного нуклеосинтеза), вскоре после этого эпохального события (в промежутке от 10 секунд до 20 минут) протоны и нейтроны начали объединяться в ядра. В результате появился дейтерий, большое количество гелия-4 и немного гелия-3. Их комбинация породила бериллий-7, который затем распался до лития-7.
Наблюдения космического микроволнового фонового излучения дают нам точное соотношение фотонов-барионов, в результате чего теория позволяет рассчитать пропорции, в которых находились различные ядра. И гелий с дейтерием весьма хорошо укладываются в эти расчёты. А вот литий подкачал — его наблюдается в 2–5 раз меньше (в зависимости от техники подсчёта).
Пока астрофизики продолжают поиски процесса, происходящего в звёздной атмосфере, который мог бы стать ответственным за уменьшение количества лития. Но физики предлагают другую теорию — неизвестная частица X, которая, возможно, встретилась исследователям в БАК, могла взаимодействовать с протонами и нейтронами вскоре после Большого взрыва, и повлиять на результирующее количество лития.
Новая частица должна быть заряженной, достаточно стабильной, и иметь массу от 1,6 до 20 МэВ. Она могла бы разбивать бериллий на гелий-3 и -4 до того, как тот распадётся до лития-7, или же разбивать дейтерий, что привело бы к выходу нейтронов, которые, в свою очередь, уничтожили бы литий, а затем рекомбинировались бы с протонами, в результате чего итоговое количество дейтерия осталось бы практически неизменным.
Также Поспелов утверждает, что их новая частица отлично подошла бы на роль посредника между обычной и тёмной материей, ведь такой частице прочат вес как раз в 10–30 МэВ.
Ситуация осложняется тем, что предполагаемая частица X, описанная в статье — не та же самая, на которую недавно, возможно, наткнулись исследователи из ЦЕРН. А это значит, что новых частиц за рамками Стандартной модели может быть уже целых две.
В декабре прошлого года две независимых команды физиков из ЦЕРН, Европейской организации по ядерным исследованиям, работающие на Большом адронном коллайдере, сообщили о наблюдении следов неопознанной частицы, не предсказанной Стандартной моделью. В случае подтверждения их находки она может стать крупнейшим открытием в физике.
Пока что по поводу этого события у учёных есть два предположения. Потенциальная новая частица может оказаться более тяжёлой версией бозона Хиггса, ответственного за массу, либо гравитоном — переносчиком гравитации. Если существование новой частицы подтвердится, это будет открытие посерьёзнее того же бозона Хиггса, которое лишь подтвердило существовавшую теорию.
