Новая теория связывает массу нейтрино с ускоряющимся расширением Вселенной

Два самых крупных достижения физики за последние десятилетия - открытие того, что нейтрино имеют небольшую массу, и обнаружение ускорения расширения Вселенной. Три физика из Университета штата Вашингтон в Сиэттле, предлагают связать эти два открытия с одной из самых странных особенностей Вселенной - темной энергией. Такая связь по их мнению, может быть осуществлена на фундаментальном уровне с помощью пока еще неоткрытой субатомной частицы, которую они называют “акселерон” (acceleron).

Темная энергия была пренебрежима в ранней Вселенной, но теперь она составляет приблизительно 70 процентов наблюдаемого космоса. Понимание этого явления поможет объяснить далекое будущее Вселенной, в частности, будет ли продолжаться ускорение расширения Вселенной неопределенно долго.

"В этой новой теории, нейтрино находятся под влиянием новой силы, возникающей из-за их взаимодействий с акселеронами . Темная энергия возникает, когда Вселенная пытается растянуть нейтрино врозь, подобно упругому растяжению в натянутой резиновой полоске”, говорит профессор физики Вашингтонского Университета Анна Нельсон. По ее словам, это натяжение и приводит к ускорению расширения Вселенной.

Нейтрино зарождаются триллионами в ядерных печах звезд типа нашего Солнца. Они двигаются через Вселенную, и миллиарды их проходят сквозь вещество, включая и людей, каждую секунду. Помимо крохотной массы, они не имеют никакого электрического или цветового заряда, а это означает, что они взаимодействуют с веществом крайне незначительно, легко проходя через любые материалы.

"Но взаимодействие между акселеронами и остальной материей еще более слабое”, говорит Нельсон, “поэтому эти частицы еще не были обнаружены сложными детекторами”. Однако, в новой теории акселероны проявляют силу, которая может влиять на нейтрино. Эта сила, по мнению авторов, может быть обнаружена с помощью разнообразиых экспериментов с нейтрино, уже проводящихся во всем мире.

"Существует много моделей темной энергии, но эксперименты главным образом ограничены космологией, в частности измерением темпа расширения Вселенной. Поскольку для этого нужно наблюдать очень отдаленные объекты, очень трудно проводить такие измерения с высокой точностью,” говорит Нельсон. “Наша модель - единственная, которая дает некоторый мыслимый способ делать эксперименты на Земле, чтобы обнаружить силу, порождающую темную энергию. Мы можем сделать это, используя существующее эксперименты с нейтрино”.

Новая теория создана Анной Нельсон, Дэвидом Капланом и Нилом Вейнером из Университета штата Вашингтон. Их работа, частично поддержаннаа Американским Министерством энергетики, подробно изложена в статье, принятой к публикации в одном из ближайших выпусков Physical Review Letters - журнала Американского физического общества. (См. е-принт hep-ph/0401099.)

Исследователи говорят, что масса нейтрино может фактически изменяться в зависимости от окружающей среды, через которую оно проходит, таким образом, появляются небольшие вариации массы в зависимости от того, движется ли нейтрино через воздух, воду или призму. Это означает, что датчики нейтрино могут выдавать несколько различные результаты в зависимости от того, где они находятся, и что их окружает.

"Но если нейтрино - компонент темной энергии, то это говорит о наличии силы, которая позволит урегулировать противоречия среди различных экспериментов. Существование этой силы, возникающей при взаимодействии нейтрино и акселеронов, продолжает питать расширение Вселенной,” - говорит Нельсон. Физики проверили следствия своей теории, которые могли бы предказать, продолжит ли Вселенная расширяться неопределенно долго или перейдет в состояние резкой остановки и последующий коллапс - в так называемый “Big Crunch” - Большой Хруст. Хотя новая теория и не предсказывает Большого Хруста, по словам Нельсон, она подразумевает, что в некоторый момент расширение прекратит ускоряться.

"В нашей теории, в конечном счете, нейтрино должны разойтись слишком далеко друг от друга и стать слишком массивными, чтобы на них продолжала оказывать влияние темная энергия, так что ускорение расширения должно будет остановиться. Вселенная может продолжать расширяться, но со все более убывающей скоростью,” - к такому выводу приходят авторы.

(Статья основана на публикации Университета штата Вашингтон, перевод И.Зуйко, редакция Scientific.ru.)