Přeměna neutrin na temné záření. Kredit: Washington University in St. Louis.

V poslední době se množí kosmologická pozorování, podle nichž neutrina mezi sebou interagují víc, než jak připouští standardní model částicové fyziky. Problém je v tom, že výsledky pozemských pozorování takové pletky mezi neutriny velmi důrazně omezují.

Anirban Das. Kredit: Saha Institute of Nuclear Physics.

Anirban Das ze Saha Institute of Nuclear Physics v Kalkatě vedl tým fyziků, kteří navrhují jako řešení tohoto rozporu model, v němž se – někdy po nukleosyntéze Velkého třesku (BBN), ale před tím, než se asi 378 tisíc let po Velkém třesku objevilo reliktní záření v epoše rekombinace – neutrina přeměňovala na temné záření, jehož částice rovněž interagovaly mezi sebou (self-interacting dark radiation).

Temné záření, svým způsobem obdoba temné hmoty a zatím stále hypotetické, je temné kvůli tomu, že neinteraguje s elektromagnetickým zářením. Představuje dodatečnou hustotu energie, kterou nevysvětluje standardní model částicové fyziky, a která mohla přispět k ranému vývoji vesmíru.

Logo. Kredit: Saha Institute of Nuclear Physics.

Jako říká Bhupal Dev z Washington University in St. Louis, který byl členem výzkumného týmu, kosmologická pozorování obvykle detekují celkové záření a není snadné rozlišit neutrina od dalších lehkých a rychle se pohybujících částic. Jejich scénář předpokládá, že temné záření z úsvitu vesmíru se v kosmologických pozorováních maskuje jako neutrina interagující mezi sebou, ale současně nepodléhá omezením, která vylézají z pozemských experimentů.

Zní to jako lstivý trik, při němž se vlk nažere a koza zůstane v souladu s pozorováním raného vesmíru. Pokud ale mechanismus temného záření v raném vesmíru fungoval, mohl by přispět k vysvětlení některých přetrvávajících záhad v kosmologii, včetně nejistot kolem hmoty neutrin a potíží s Hubblem (Hubble tension), které souvisejí s problémy určit, jak rychle se vlastně rozpíná náš vesmír.

Zatím je to jen model. Posunout dál by to mohla budoucí pozorování vesmíru, jako jsou pokročilá měření reliktního záření, průzkumy vesmíru v největších měřítcích a kosmologické experimenty v oblasti 21 centimetrů, které by detekovaly rádiové signály neutrálních atomů vodíku z raného vesmíru. Nebo také experimenty s neutriny. Pak se snad ukáže, jak je to s temným zářením.

Video: Bhupal Dev (Washington U. St Louis):

Literatura

Washington University in St. Louis 2. 4. 2026.

Physical Review Letters 136: 131003.