Нещодавно міжнародна група фізиків, в якій є і російські вчені, впритул підібралася до розгадки таємниці баріонної асиметрії Всесвіту. Виявляється за те, що речовина зараз домінує над антиречовиною, слід дякувати нейтрино. Саме їх поведінка призвело до того, що початково частинок утворилося у багато разів більше, ніж їх антиподів.

Однією з найбільш інтригуючих загадок фізики минулого (та й нинішнього) століття є барионная асиметрія Всесвіту. Нагадаю, що це означає: згідно з розрахунками, після утворення Всесвіту речовини і антиречовини в ній повинно бути порівну. Однак зараз такого не спостерігається - речовини явно більше. Куди ж у такому разі зникла значна частина антиречовини і чому взагалі так вийшло?

Можна, звичайно, допустити, що з часом "зайве" антиречовина просто аннигилировало, зіткнувшись з частинками речовини, однак навряд чи так було насправді, адже в результаті широкомасштабної анігіляції речовина теж мало б зникнути з виділенням жахливого кількості енергії. Ну, а по іншому антиречовину ніяк не могло пропасти - воно хоч і носить горду приставку "анти", проте дія законів збереження на нього теж поширюється.

І ось нещодавно вчені змогли трішки наблизитися до розгадки цієї таємниці. Власне кажучи, трохи світла на цю загадку пролили експерименти, які проводили фізики з Росії, США, Чехії та КНР в лабораторії Дайя-бей, що в півсотні кілометрів на північ від Гонконгу. Хоча, відверто кажучи, вихідні цілі та завдання у цієї групи були дещо іншими. Справа в тому, що вчені з Інституту фізики високих енергій АН КНР, Національної лабораторії Лоуренса в Берклі і Брукхэвенской національної лабораторії (обидві - США), а також фахівці російського Об'єднаного інституту ядерних досліджень у Дубні просто-напросто займалися дослідженням нейтринних осциляцій.

Як ми пам'ятаємо, під цим терміном розуміється процес перетворення нейтрино в антинейтрино або ж "колегу" іншого сорту (нейтрино бувають трьох сортів - електронні, мюонні і таонные). Розрізняються вони за наступною ознакою: електронне нейтрино при обміні зарядженим W-бозоном переходить в електрон, мюонное - в мюон, ну, а таонное відповідно - тау-лептон. Так ось, вже досить давно вчені встановили, що ці три різновиди нейтрино можуть перетворюватися й один в одного. До речі, саме цими перетвореннями пояснюється давно спостережуваний феномен, а саме: брак електронних нейтрино в потоці таких, що йдуть до нас від Сонця.

І ось, в Дайя-бей фізики працювали на установці, що складається з трьох нейтринних детекторів і шести атомних реакторів, розташованих в п'ятистах метрах від них. Власне кажучи, реактори продукували нейтрино і антинейтрино, а детектори їх вловлювали. Ця робота тривала кілька місяців, після чого дослідники ретельно проаналізували отримані результати. І вони відразу звернули увагу на цікавий факт: виявляється, за весь час експериментів зникло приблизно шість відсотків електронних антинейтрино, породжених реакторами. Тобто до детекторів ці античастки просто не долетіли.

Звичайно ж, антинейтрино не могли зникнути просто так - вони просто перетворилися на відповідні електронні нейтрино в процесі осциляцій. Однак масштаби такого явища дещо вразили вчених. Тоді вони вирішили обчислити так званий кут змішування тета-13, точніше кажучи, його синус. Нагадаю, що кути змішування є математичними функціями, які описують ймовірність перетворення одного сорту нейтрино в інший, а також нейтрино - антинейтрино (їх всього три, і вони позначають грецькою буквою "тет" - ?13, ?12 і ?23 ). Власне, кут тета-13 якраз і відповідає за осцилляцию антинейтрино, тому він так і зацікавив дослідників.

І ось, після всіх розрахунків з'ясувалося, що значення sin2 (2?13) одно 0,092 ± 0,017. Нам це число здається дуже маленьким, можна сказати, зовсім незначним, але для фізиків це величезна величина, особливо якщо врахувати, що таке початково передбачалося взагалі рівним нулю. З цього випливає лише одне: ймовірність перетворення електронного антинейтрино на свого антипода надзвичайно велика. Простіше кажучи, саме цим античастинка і займеться в першу чергу, як тільки утвориться. А ось ймовірність зворотного переходу, навпаки, дуже і дуже низька.

Таким чином можна припустити, що барионная асиметрія Всесвіту була її "вродженим" властивістю. Адже першими частинками, які утворилися після трансформації вихідної кварк-глюоновой плазми були саме нейтрино. Не виключено, що спочатку самих нейтрино та їх антиподів було порівну, проте із-за великого значення кута змішування тета-13 (а це як раз початково встановлений для частинок параметр) велика частина антинейтрино перетворилася на свою протилежність. А ось зворотна осциляція через підступного тета-13 була досить рідкісним явищем.

Саме тому у нашому світі речовина стала домінувати над антиречовиною, адже зіткнення і взаємодії нейтрино, зрештою, і породили всі інші частинки. Ну, а оскільки нейтрино стало більше, ніж антинейтрино, то відповідно і інші частинки початково домінували над їх антиподами. У підсумку наш всесвіт виявилося складається саме з речовини (хоча якщо б воно складалося з антиречовини, ми навряд чи б сильно засмучувалися з цього приводу).

Тим не менш, вчені вважають, що поки ще рано говорити про те, що таємниця асиметрії Всесвіту розгадана. Потрібно провести ще ряд експериментів і перевірити вірогідність перетворення інших антинейтрино в свої антиподи. Тільки тоді можна буде з упевненістю заявляти, що однією фундаментальною загадкою всесвіту стало менше...