Юлия Мизун - Мыслящая Вселенная

У нейтрино кроме массы расчетной имеется и некоторая масса покоя. Она была измерена и для электронных нейтрино составляет примерно 35 эВ (электронвольт). Это значит, что электронные нейтрино, поскольку их масса покоя не равна нулю, не обязаны двигаться со скоростью света. Скорость их движения может быть меньше скорости света. Более того, они не только могут двигаться с любой скоростью, но могут вообще находиться в состоянии покоя.

Проведенные эксперименты показали, что нейтрино в 20 тысяч раз легче электрона и в 40 миллионов раз легче протона. Хотя масса покоя нейтрино и очень мала, его во Вселенной очень много. Мы говорим о реликтовых нейтрино. В кубическом сантиметре нейтрино в среднем почти в миллиард раз больше, чем протонов. По сути, нейтрино является главной составной частью массы материи во Вселенной. Расчеты показывают, что средняя плотность электронных нейтрино во Вселенной примерно в 10–30 раз больше плотности всего другого, «не нейтринного» вещества. Это значит, что в настоящее время именно тяготение нейтрино является главной действующей силой, которая определяет законы расширения Вселенной. Все остальное (кроме нейтрино) составляет только 3 — 10 % «примеси» к основной массе Вселенной — к массе нейтрино. А раз так, то мы можем утверждать, что живем в нейтринной Вселенной.

После Большого Взрыва Вселенная расширяется. Это расширение будет происходить до тех пор, пока средняя плотность во Вселенной не достигнет критического значения. Ученые считают, что критическая плотность равна 10–29 г/см3. Если не учитывать наличия нейтрино, то средняя плотность во Вселенной примерно в сто раз меньше критического значения. Но если нейтрино учесть, то она приближается к критическому пределу. Когда она его достигнет, то должно начаться сжатие Вселенной. Проследим роль нейтрино при формировании структуры Вселенной.

После Большого Взрыва в начале расширения Вселенной вещество представляло собой почти однородную расширяющуюся горячую плазму. Затем из-за гравитационной неустойчивости эта плазма стала фрагментироваться, сбиваться в комки. Это положило начало скоплениям галактик. Но во всех этих процессах надо учитывать роль нейтрино, поскольку главным действующим лицом здесь выступает сила тяготения. А сила тяготения, вызванная нейтрино, намного больше, чем сила тяготения, обусловленная всем другим, не нейтринным веществом Вселенной. Роль нейтрино в процессе фрагментации вещества Вселенной выглядит примерно так.

Вскоре после начала расширения Вселенной в распределении плотности вещества во Вселенной были случайные, очень маленькие неоднородности. В это время нейтрино имеет очень высокую энергию и проходит свободно сквозь любые сгустки вещества. Скорость нейтрино в это время приближается к скорости света. Поэтому нейтрино в определенной мере выравнивают неоднородности. При этом распределяются нейтрино более равномерно. Но это происходит только в малых пространственных масштабах в районах, сравнительно малых по линейным размерам нейтринных сгущений. Это и понятно, поскольку из сравнительно мелких сгущений нейтрино успевают вылететь и перемешаться с другими нейтрино достаточно быстро. При этом усредняются, сглаживаются все неоднородности. С течением времени все большие и большие (по размерам) неоднородности нейтрино успевают «рассосаться». Все это возможно только благодаря тому, что у нейтрино сохраняется очень большая скорость, которая близка к скорости света. Но с течением времени скорость нейтрино постепенно уменьшается. Уже примерно через 300 лет после расширения Вселенной скорость нейтрино становится значительно меньше скорости света. Поэтому нейтрино уже неспособно (ему не хватает скорости) вылетать из комков большого размера. Поэтому такие комки, плотность вещества в которых сначала только немного превышает среднюю, могут усиливаться тяготением, сгущаться и расти, пока среда не распадется на отдельные сжимающиеся облака из нейтрино.

Из сказанного выше можно заключить, что выравнивание плотности успело произойти только в участках с размерами, не превышающими 300 световых лет. В больших масштабах, то есть в нейтринных сгустках большего размера, повышенная плотность нейтрино сохранялась, поскольку нейтрино не успело из них вылететь. В последующий период скорость движения нейтрино резко падала. При этом взаимное их тяготение приводило к увеличению повышенной плотности. Затем эти сгущения дали начало нейтринным облакам. Из приведенных выше рассуждений следует, что масса этих нейтринных облаков должна определяться количеством тех нейтрино, которые находились в сфере радиусом 300 световых лет через 300 лет после начала расширения Вселенной.