Определение роли нейтрино в формировании Вселенной доверили компьютеру

Астрофизики усовершенствовали алгоритм, который позволяет изучать процессы, происходившие в ранней Вселенной. Код симулирует условия первых минут космологической эволюции и позволяет проанализировать роль нейтрино и других частиц в формировании Вселенной. Работа исследователей опубликована в журнале Physical Review D, ознакомиться с ее текстом можно на сайте ArXiv.org.

Программа под названием BURST была разработан специалистами из Лос-Аламосской национальной лаборатории и Калифорнийского университета в Сан-Диего. Код позволяет изучить эволюцию ранней Вселенной через электрослабую эпоху, эпоху вымерзания слабых взаимодействий (weak freeze-out) и эпоху первичного нуклеосинтеза, связывая воедино сильное, слабое и электромагнитное ядерное взаимодействие, а также учитывая транспорт энергии нейтрино.

«Алгоритм BURST позволяет физикам использовать раннюю Вселенную как лабораторию, чтобы изучить влияние фундаментальных частиц в наши дни, — объясняет один из авторов работы. — Наша работа в области нейтринной астрономии позволяет изучать микроскопическую, квантовую природу фундаментальных частиц — основных элементарных строительных блоков природы — моделируя Вселенную в космологическом масштабе».

Модель также предусматривает изучение эволюции распределения электронного, мюонного и тау-нейтрино по энергиям вместе с ядерными взаимодействиями, генерацией тепла и энтропии и соотношение потоков нейтрино и фотонных / электронных / позитронных / барионных компонентов плазмы.

«Сравнивая наши вычисления с космическими наблюдениями, такими как избыток дейтерия, мы можем использовать BURST, чтобы проверить эти теории с учетом влияния нейтрино и менее изученных частиц. Эти теории сложно проверить в земных лабораториях, поэтому наша работа открывает дверь в другую область физики», — комментирует один из исследователей.

Это исследование, по словам авторам работы, стало возможно только недавно благодаря недавним более точным оценкам количества ядер, присутствовавших в ранней Вселенной. Эти вычисления были произведены с помощью данных, собранных обсерваторией Very Large Telescope. Будущее поколение телескопов Extremely Large Telescope позволит усовершенствовать алгоритм.

Нейтрино — нейтральная фундаментальная частица, участвующая только в слабом и гравитационном взаимодействиях и относящаяся к классу лептонов. Нейтрино бывает трех видов: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. Различные виды нейтрино могут преобразовываться друг в друга, этот процесс называется нейтринной осцилляцией.

Кристина Уласович