Физики Ришав Рошан из Университета Саутгемптона и Судипта Шоу из Индийского технологического института в Канпуре рассчитали, как долгоживущее тяжёлое нейтрино могло влиять на расширение ранней Вселенной. Статья вышла 8 сентября 2026 года в журнале Physical Review Letters. Это теоретическая работа: саму частицу не обнаружили, а предсказанные следы пока не подтверждены наблюдениями.

Как почти незаметная частица меняет космические условия

В расчёте фигурирует тяжёлое правостороннее нейтрино N₃. Оно почти не взаимодействует с другими частицами. По модели, именно слабость связи и делает его долгоживущим. Когда Вселенная остывает, N₃ становится нерелятивистским, и его энергия начинает вести себя как энергия вещества. На какое-то время частица может превзойти излучение по плотности энергии и изменить темп расширения Вселенной.

От темпа расширения зависит, когда взаимодействия заряженных лептонов с бозоном Хиггса приходят в равновесие. Чтобы найти этот момент, авторы сравнили скорость распада и обратного распада бозона Хиггса со скоростью расширения Вселенной. Если расширение идёт иначе, сдвигается и температура, при которой реакции успевают уравновеситься. В одном из рассмотренных примеров точка равновесия тау-лептонов сместилась примерно на порядок относительно стандартного сценария. Конкретная величина сдвига зависит от параметров модели.

Представим оживлённую улицу, где пешеходы успевают обменяться сигналами, пока поток движется медленно. Стоит потоку ускориться, и на тот же обмен остаётся меньше времени. С ранней Вселенной эта картина совпадает лишь отчасти: там скорость реакций частиц соревнуется со скоростью расширения пространства. Сами частицы, конечно, не идут по улице.

Такой сдвиг может сказаться на теоретических расчётах лептогенеза, одного из возможных механизмов возникновения перевеса материи над антиматерией. Авторы также обсуждают возможные последствия для рождения тёмной материи и первичных гравитационных волн. Но статья не сообщает об обнаружении нейтрино или гравитационно-волнового сигнала. Расчёт предполагает, что N₃ находилось в тепловом равновесии при рождении, а разогрев Вселенной после инфляции считали мгновенным.

Для знакомства с тем, как устроена научная публикация, можно посмотреть описание подготовки научных статей.

Схема предполагаемой цепочки влияния тяжёлого правостороннего нейтрино на расширение ранней Вселенной и температуру равновесия взаимодействий

Фото: Nihl / Pexels