Физики нашли "следы" новых частиц в аномальном расширении Вселенной

МОСКВА, 9 янв – РИА Новости. Необычные расхождения в скорости расширения Вселенной в первые эпохи ее жизни и сегодня могут указывать на существование еще одного типа бозонов и "пятой силы природы". К такому выводу пришли космологи, опубликовавшие статью в электронной библиотеке arXiv.org

«

"Недавно космологию поразил своеобразный "глобальный кризис", связанный с расхождениями при замерах постоянной Хаббла. Добавление этой частицы позволяет не только объяснить эти различия, но и избавиться от некоторых других аномалий, к примеру, загадки аномального магнитного момента мюона", — комментирует открытие физик-теоретик Любош Мотль (Lubos Motl) из университета Карловых Вар (Чехия).

Еще в 1929 году знаменитый астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не стоит на месте, а постепенно расширяется, наблюдая за движением далеких от нас галактик. В конце 20 века астрофизики обнаружили, наблюдая за сверхновыми первого типа, что она расширяется не с постоянной скоростью, а с ускорением.

Причиной этого, как сегодня считают ученые, является "темная энергия" – загадочная субстанция, заставляющая пространство-время растягиваться все быстрее и быстрее.

В июне 2016 года, нобелевский лауреат Адам Рисс (Adam Reiss) и его коллеги, открывшие этот феномен, вычислили точную скорость расширения Вселенной сегодня, используя переменные звезды-цефеиды в соседних галактиках, расстояние до которых можно вычислить со сверхвысокой точностью.

Это уточнение дало крайне неожиданный результат – оказалось, что две галактики, разделенные расстоянием примерно в 3 миллиона световых лет, разлетаются со скоростью около 73 километров в секунду.

Подобная цифра заметно выше, чем показывают данные, полученные при помощи орбитальных телескопов WMAP и Planck – 69 километров в секунду, и ее невозможно объяснить при помощи имеющихся у нас представлений о природе темной энергии и механизме рождения Вселенной.

Эти расхождения заставили космологов задуматься о возможных объяснениях этой странности. С одной стороны, вполне возможно, что замеры "Планка" или Рисса и его коллег просто содержат в себе ошибки. С другой — допустимо и то, что в ранней Вселенной могла существовать и третья "темная" субстанция, отличная от темной материи и энергии, а также то, что последние могут быть нестабильными и постепенно распадаться.

Дэн Хупер (Dan Hooper), известный американский космолог из университета Чикаго, и его коллеги "вычислили" свойства возможного кандидата на роль "третьей" субстанции, изучая различные "расширенные" версии Стандартной модели физики, минимально выходящие за ее рамки.

Дело в том, что ученые достаточно давно подозревают, опираясь не несколько необъяснимых аномалий в свойствах и поведении некоторых элементарных частиц, что их взаимодействиями дирижируют не только фотоны и три переносчика сильных и слабых ядерных взаимодействий, но и пятый тип подобных частиц, так называемых калибровочных бозонов.

К примеру, несколько лет назад венгерские физики уже заявляли об открытии "пятой силы природы" и связанного с ней сверхлегкого бозона с массой примерно в 20 МэВ, что примерно в 50 раз меньше веса протона или нейтрона.

Просчитывая свойства частицы с похожей массой и свойствами, взаимодействующей с мюонами, тау-частицами и некоторыми типами нейтрино, Хупер и его коллеги обнаружили, что эти бозоны будут крайне необычным образом влиять на поведение всей Вселенной в целом в первые мгновения ее жизни.

Опираясь на данные по поведению нейтрино, собранные в ходе наблюдений за вспышкой сверхновой в 1987 году в соседней галактике, космологи выяснили, что распад большого числа этих бозонов будет разогревать неуловимые "призрачные" частицы и мешать им обособиться от остальной первичной материи Вселенной.

Это, в свою очередь, будет влиять на скорость расширения Вселенной, временно тормозя его в то время, пока сверхлегкие бозоны еще присутствуют в "супе" первичной материи мироздания и взаимодействуют с нейтрино. Как показывают расчеты Хупера и его коллег, сила этого торможения будет ровно такой, на которую указывают расхождения в замерах Planck и Адама Рисса.

Проверка этой теории, по словам космологов, станет возможной в ближайшее время, когда начнет свою работу обсерватория CMB-S4 на южном полюсе Земли, предназначенная для изучения микроволнового "эхо" Большого Взрыва. Она, как заключают исследователи, будет обладать достаточной чувствительностью для поисков возмущений, порожденных распадами этих сверхлегких бозонов.