ニュートリノが宇宙のすべてを物質で満たした理由かもしれない
ビッグバンの直後、ニュートリノは現在とは異なり、陽子や中性子と強く相互作用していた。約1秒経過した時点で中性子が他の粒子から分離し、今日のニュートリノのように弱い相互作用を示すようになった。その後、宇宙マイクロ波背景放射に相当する「宇宙ニュートリノ背景」として、これらの粒子は今も宇宙全体に満ちている。現在の宇宙進化ではニュートリノの役割は限定的だが、その一部が私たちが物質優位の宇宙に暮らす理由を説明する可能性が指摘されている。
反物質はなぜ消えたのか
宇宙の基本的な対称性として、すべての素粒子には双子粒子が存在する。電子の双子は陽電子、クォークの双子は反クォークといった具合だ。ビッグバンが物質と反物質を等量に生成したとすれば、今日、宇宙に存在する反物質はどこへ消えたのか。この謎が宇宙論の中心的な問いの一つである。
電子のような帯電粒子に対してニュートリノは電荷を持たない。しかしニュートリノにも物質と反物質が存在し、電荷ではなくヘリシティ（手性）で区別される。物質ニュートリノは常に左巻き、反物質ニュートリノは右巻きだ。現代の宇宙では、左巻きニュートリノのみが物質と相互作用する。右巻きニュートリノは重力による極めて微弱な影響に限定され、それ以外は「ステライルニュートリノ」と呼ばれる相互作用しない粒子となっている。
重いニュートリノが反物質を消滅させた
ニュートリノは電子、ミューオン、タウオンに関連した3つのフレーバー（種類）を持ち、それぞれ異なる質量を持つ。同様に反ニュートリノも3つの質量値を有する。
最新の研究は、最も質量の大きい反ニュートリノに焦点を当てている。「分離した重いニュートリノ」と呼ばれるこの粒子は、一定期間宇宙を支配していた可能性がある。研究チームは、重いニュートリノが崩壊できることを指摘し、その半減期が比較的長いため、電子や陽子、陽電子、反陽子といった粒子が形成された後に崩壊したと主張している。反物質ニュートリノが崩壊する際、その副産物は宇宙をやや温かく保ち、反物質粒子の一部と消滅して中性光子（ニュートリノと相互作用しない光子）を生成した。この過程で物質と反物質のバランスが物質側に傾き、残存する反物質は通常の粒子相互作用によって破壊され、今日見る物質だけが残されたと考えられる。
このモデルが正しければ、ニュートリノが支配していた時期は原始重力波に測定可能な痕跡を残しているはずだ。重力波観測装置の精度が向上して原始重力波の検出が可能になれば、このモデルを検証できるという。同時に宇宙ニュートリノ背景にも測定可能な影響が生じるとされている。最も弱い相互作用の一つが、ビッグバンの最も強大な結果をもたらしたという可能性が、将来の観測で明らかになるかもしれない。
出典: Universe Today
