Открыт новый вид вселенных

Ученые Мичиганского университета описали новый вид вселенных, в которых отсутствует слабое ядерное взаимодействие. Несмотря на то что существование жизни возможно только при определенных значениях физических констант, теоретическая модель предсказывает, что слабое взаимодействие не необходимо для возникновения живых организмов.

Препринт статьи опубликован в репозитории bioRxiv.

Известно, что фундаментальные физические постоянные, описывающие законы природы и свойства материи, имеют произвольные значения, что не имеет объяснения в рамках современной физической теории. Однако ряд физиков предполагает, что существуют вселенные с другими «настройками», которые могут быть непригодны для существования жизни. В то же время ряд научных работ продемонстрировал, что если многим константам позволить изменяться в широких пределах, то возможно появление потенциально обитаемых вселенных с иным значением постоянных.

Стандартная модель описывает электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Слабое ядерное взаимодействие отвечает за бета-распады атомных ядер, когда нейтрон превращается в протон, при этом излучая электрон или позитрон. Оно обуславливает процессы, происходящие в недрах не очень массивных звезд, таких как Солнце, и влияет на вероятность взаимодействия нейтрино с материей. Если уровень слабого ядерного взаимодействия слишком низок, то в такой вселенной невозможно образование долгоживущих звезд.

Гелий все же может синтезироваться на ранних этапах существования вселенной, в эпоху первичного нуклеосинтеза. В более массивных звездах атомы гелия могут сливаться с образованием более тяжелых элементов, однако отсутствие взаимодействия нейтрино с материей делает невозможным образование сверхновых — звезда просто сжимается, препятствуя распространению тяжелых атомов в космосе.

Однако космологи выяснили, что вселенная, где слабое взаимодействие отсутствует полностью, все же может иметь жизнь. Во время эпохи первичного нуклеосинтеза часть протонов и нейтронов минует включение в тяжелые ядра атомов. В нашей вселенной, наоборот, протоны активно участвовали в синтезе элементов вплоть до лития. Позднее свободные протоны и нейтроны объединяются, образуя дейтерий (тяжелый водород). Последний становится топливом для звезд, эволюция которых обусловлена сильным взаимодействием. В них образуется углерод и другие элементы, необходимые для жизни.