Книга Бытия. Общая история происхождения - [34]

По прошествии нескольких мгновений после Большого взрыва Вселенная уже наполнена самыми легкими из заряженных частиц. Отныне она содержит все необходимые ингредиенты для формирования стабильного вещества, но все-таки еще требуется немного терпения.

Самым скромным и вежливым не удается стать первыми

В то время как Вселенная наполняется протонами и нейтронами, растет и популяция нейтрино. Они самые легкие среди лептонов, их массы до того ничтожны, что до самого последнего времени считались нулевыми. Только совсем недавно было установлено, что их массы чуть-чуть отличны от нуля, хотя нам пока не удалось измерить их с достаточной точностью. Нейтрино – это лептоны, и потому они не участвуют в сильном взаимодействии, а также они электрически нейтральны, поэтому и в отношении электромагнитных сил индифферентны. Единственная сила, которой они подчиняются, – это сила слабого взаимодействия. Из-за этого они крайне ненавязчивы и исключительно деликатны. Нейтрино – очень вежливые частицы, так что двигаются они с крайней осмотрительностью: им удается проникать сквозь огромные количества вещества практически незаметно, не производя в них никакого возмущения. И тем не менее они играют фундаментальную роль в том равновесии, которое определяет материальное строение Вселенной.

Как мы увидели, нейтроны слегка тяжелее протонов; эти 0,14 % различия в массе можно сравнить с сотней граммов разницы в весе двух взрослых дядек по восемьдесят килограммов каждый. Но все же протоны и нейтроны должны находиться в состоянии теплового равновесия, и поэтому на каждого приходится равная энергия. Из-за разницы в массе популяция нейтронов, следовательно, должна быть чуть-чуть менее многочисленна, чем популяция протонов. Пока температура колоссальна, эта маленькая деталь приводит к незначительным последствиям. Но по мере того, как распределяемая тепловая энергия уменьшается, эта разница становится все более и более важной. И за счет чего сократится популяция нейтронов и размножатся недостающие протоны? Для этого нужны реакции, расходующие нейтроны, вроде слабого распада, при котором нейтрон превращается в протон, электрон и нейтрино, или какие-то другие эффекты такого же рода. Вывод: нейтринный газ, участвующий в этом процессе, должен сравняться по температуре с фотонами и адронной материей, с которыми он взаимодействует.

Этот динамический процесс прерывается в момент времени t, равный одной секунде. К этому моменту температура уже упала настолько, что для поддержания теплового равновесия имеется по шесть протонов на каждый нейтрон, и дальше ситуация развивается по нарастающей. Температура падает теперь с такой скоростью, что нейтрино не успевают поддерживать нужную для равновесного распределения тепловой энергии между протонами и нейтронами скорость реакций. До сих пор элементарные частицы всех типов находились в равновесии. Но сейчас наступает время Капоретто[20]: непоправимо проиграв сражение, нейтрино оставляют поле боя. Колоссальная популяция деликатных и вежливых элементарных частиц прощается с первичной материей, и они начинают бесцельно носиться по Вселенной, храня лишь воспоминания о температуре, которая когда-то у них была общей со всеми другими частицами, до момента окончательного с ними разрыва.

С этого мгновения во Вселенной, все более разреженной, нейтрино уходят от всякого влияния со стороны всей остальной материи, и они больше никогда не вернутся к тому тесному союзу, что был с ней изначально. Они будут бесконечно скитаться миллиарды лет, присутствуя при рождении звезд и галактик, проникая сквозь самые протяженные скопления вещества со своей обычной несравненной деликатностью, оставаясь практически незаметными.

истории крупнейшим поражением итальянской армии.

В будущем с ними будет происходить что-то совсем другое, но память о прошлом навсегда останется в их температуре нестираемым воспоминанием о золотом веке – той раскаленной и волшебной эпохе, когда и они тоже могли играть в прятки со всей прочей материей, свободно связываясь с множеством других частиц. Сегодня, 13,8 миллиарда лет спустя, старейшие космологические нейтрино – мы так их называем, чтобы отличать от молодых нейтрино, образуемых в звездах, – все еще продолжают свои блуждания. Согласно нашим вычислениям, каждый кубический сантиметр во Вселенной должен содержать их не менее шестисот, что не так уж и мало, однако нейтрино взаимодействуют с материей настолько слабо, что пока еще никому не удалось получить доказательств их существования. И все же мы уверены, что они все еще здесь, вокруг нас, и мы даже знаем, какая у них температура: из-за расширения Вселенной она должна была опуститься до 1,95 кельвина.

Пока поиски следов космологических нейтрино не принесли значимых результатов. Поныне мы располагаем только косвенными указаниями на их присутствие. Но в тот день, когда какая-то новая методика позволит их обнаружить, станет возможным изучить и все характеристики космологического фона нейтрино, предсказанного всеми моделями Большого взрыва. В этом море скромных и вежливых частиц, все еще нас окружающих, прячутся решающие секреты, которые помогут нам понять, что же происходило во Вселенной, когда погасла свеча ее первой секунды.