Трансформация нейтрино: частицы раскрывают секреты Большого взрыва
Почти все типы материи во Вселенной сохраняют одни и те же основные качества, независимо от ее расположения и времени. Вещества не могут спонтанно превращаться в другие наугад, однако существует одно исключение: нейтрино. Эти крошечные частицы по большей части ведут себя в соответствии законам квантовой механики, что на практике выглядит весьма необычно.
Существует 3 типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Они возникают при взаимодействии частиц, и каждый тип нейтрино соответствует частице, которая отвечает за их создание. Большая часть нейтрино возникает в Солнце и других звездах в результате реакций ядерного синтеза. В таких реакциях почти все созданные нейтрино принадлежат к типу электронных. Однако еще в 1960-х годах астрономы наблюдали странное явление: количество нейтрино на Солнце было намного меньше, чем ожидали ученые!
Оказалось, что нейтрино обладают уникальным свойством, благодаря которому они могут спонтанно переходить из одного типа в другой. К тому времени, как нейтрино Солнца достигали Земли, большинство из них успевали измениться с электронных на мюонные или тау-нейтрино. Астрономические приборы же были способны улавливать только электронные нейтрино, поэтому и возникала путаница.
Уникальное свойство нейтрино могло бы помочь решить и другую загадку: как именно возникла Вселенная. Считается, что Большой взрыв создал все частицы: не только знакомые нам протоны, нейтроны и электроны, но также «экзотику» вроде тех же нейтрино. Помимо этого, были созданы и частицы антивещества: антипротоны, антинейтроны и позитроны. Предполагается, что античастицы — это идеальное зеркальное отображение частиц обычных, а потому количество их должно быть равно количеству частиц. Учитывая, что взаимодействие частиц и античастиц приводит к аннигиляции обоих, никакой Вселенной на самом деле быть не может — и тем не менее она есть. Отчего так?
Ученые предполагают, что между частицами и античастицами все же должны быть некоторые различия. Их изучение — область физики будущего, но уже сейчас исследователи отмечают, что между нейтрино и антинейтрино наблюдаются небольшие различия. Это открытие, являющееся первым реальным свидетельством разницы между веществом и антиматерией, может проложить путь для совершенно новой отрасли физики и позволит сделать еще больше открытий о природе нашей вселенной.
