Těžké neutrino může pomoci vysvětlit, proč hmota přežila Velký třesk

Nová teoretická studie naznačuje, že jistá přehlížená částice mohla v raném vesmíru vyvolat změny, které přispěly ke vzniku nerovnováhy mezi hmotou a antihmotou. Rishav Roshan a Sudipta Show ukázali, že pravotočivé neutrino – poté, co se oddělilo od ostatních částic – může vést k období, v němž v raném vesmíru převládá hmota, což zásadně mění historii rozpínání vesmíru.  Otázka, proč ve vesmíru vůbec existuje hmota, zůstává jednou z největších záhad fyziky.

Velký třesk měl vytvořit hmotu a antihmotu v téměř stejných množstvích, což by vedlo k jejich vzájemné anihilaci. Přesto však přežilo dostatek hmoty na to, aby vznikly galaxie, hvězdy, planety a nakonec i život. Rishav Roshan z University of Southampton a Sudipta Show z Indian Institute of Technology v Kánpuru navrhují, že by k vysvětlení toho, jak hmota získala převahu, mohla přispět málo zkoumaná částice zvaná těžké pravotočivé neutrino.

„Toto oddělené těžké neutrino bylo dlouho odmítáno jako irelevantní detail pozadí ve fyzice částic,“ vysvětlil Roshan. „Rozpadá se však neuvěřitelně pomalu. Jak se vesmír po Velkém třesku ochlazoval, částice žila dostatečně dlouho, aby dočasně převzala energetickou hustotu vesmíru a spustila období dominance hmoty.“

Když se částice nakonec rozpadla, výsledné změny v historii rozpínání vesmíru mohly změnit teplotu, při které určité interakce zahrnující nabité leptony dosáhly rovnováhy. Tyto interakce jsou důležité pro proces známý jako leptogeneze, ve kterém rozdíly mezi chováním částic a antičástic mohou pomoci generovat přebytek hmoty potřebný k vysvětlení vesmíru, který dnes vidíme.

Výpočty fyziků ukazují, že změněné podmínky by mohly změnit způsob vývoje této asymetrie, což by potenciálně umožnilo relativně lehčímu těžkému neutrinu vytvořit nerovnováhu v souladu s pozorováními.

„Skutečnost, že vůbec existujeme, dokazuje, že mezi hmotou a antihmotou došlo k asymetrii,“ uvedl Roshan. „Neutrina, která se oddělila od ostatní hmoty, ovlivnila teplotu v raném vesmíru, při níž základní částice – například elektrony a další leptony – interagovaly se svými antičásticemi, a to za přispění Higgsova bosonu ze standardního modelu. Tato teplota funguje jako spínač, který určuje, jakým způsobem vznikla nerovnováha mezi hmotou a antihmotou.“

Tento návrh zůstává v teoretické rovině a studie nedokazuje, že by hypotetická částice v raném vesmíru skutečně existovala. Vědci však naznačují, že tento scénář by bylo možné ověřit pomocí experimentů s neutriny a pozorováním gravitačních vln. Pokud se podaří takové signály zachytit, mohly by vědcům pomoci zjistit, zda se na formování vesmíru a vytvoření podmínek pro přežití hmoty podílela nějaká dosud přehlížená částice.

„Tato zjištění mění naše chápání toho, jak se raný vesmír po Velkém třesku tak rychle rozpínal,“ uvedl Show. „Nabízí nám nové vysvětlení toho, jak hmota zvítězila nad antihmotou. Tato výrazná změna v raném rozpínání kosmu zanechává zřetelné, avšak detekovatelné stopy – například v podobě prvotních gravitačních vln. Tyto charakteristické znaky v gravitačních vlnách nám otevírají nové cesty k objasnění vývoje raného vesmíru po Velkém třesku.“

Článek tohoto týmu byl publikován v září 2026 v časopise Physical Review Letters.

Zdroj: https://www.sci.news/physics/heavy-right-handed-neutrino-15144.html#google_vignette

autor: František Martinek