Нові розрахунки японських фізиків відроджують «вузлову» ідею Кельвіна, пропонуючи механізм переваги матерії над антиматерією та можливі спостережні сигнали.
Команда Мунето Нітти показала, що у ранньому Всесвіті могли самозароджуватися заплутані конфігурації полів — «вузлові солітони». Це стабільні топологічні об’єкти, закріплені «зв’язком Черна–Сімонса» між потоковими та безпотоковими вихорами. «Це дослідження стосується однієї з найфундаментальніших загадок: чому Всесвіт складається з матерії, а не антиматерії», — наголошує Нітта. Модель узгоджує кілька проблем — маси нейтрино, сильну CP-загадку та походження темної матерії.
Ключ — сумісність двох симетрій розширеної Стандартної моделі. «Симетрія B–L» — «баріонне число мінус лептонне число» — природно вводить важкі «праворучні нейтрино» та аномальну динаміку. «Симетрія PQ» — «Печчеї–Квінна» — розв’язує сильну CP-проблему й породжує аксіон, кандидата на темну матерію. «Ніхто не вивчав ці дві симетрії одночасно… Поєднання їх виявило стабільний вузол», пояснює Нітта.
Під час фазових переходів після Великого вибуху виникали «космічні струни» з потоком B–L та безпотокові вихори PQ. Їх переплетення формувало метастабільні вузли, що поводилися як речовина, а не випромінювання. Це створювало коротку «еру домінування вузлів». Вона змінювала розширення та енергетичний бюджет раннього Всесвіту.
Коли вузли «розв’язувалися» через квантове тунелювання, їхній колапс «дощем» продукував частинки. Насамперед — важкі праворучні нейтрино з масою близько (10^{12}) ГеВ. «Їхній розпад може природно створити дисбаланс між матерією та антиматерією», підкреслює Ю Хамада. Цей дисбаланс, або «баріогенез», зберігся завдяки електрослабким процесам перетворення асиметрії.
Модель відтворює потрібну температуру «перенагрівання» порядку 100 ГеВ — останнє вікно, коли електрослабкі реакції ще працюють. Вона також передбачає зміну фону гравітаційних хвиль до деци-герцових частот. «Майбутні LISA, Cosmic Explorer і DECIGO зможуть перевірити, чи справді Всесвіт пройшов через вузлову епоху», кажуть автори. Цей прогноз робить гіпотезу спостережно фальсифікованою, що критично для нової фізики.
Концептуально «вузловий солітон» — це топологічно зафіксована петля, де потік B–L «якорить» вихор PQ. Така конструкція гасить напругу й перешкоджає негайному розриву. Топологічна стабільність пояснює, чому результат не чутливий до дрібних деталей моделі. Це підсилює правдоподібність механізму в різних реалізаціях за межами Стандартної моделі.
Історичний відголос лорда Кельвіна отримує сучасний зміст. «Хоча ідея атомів-вузлів в ефірі давно “померла”, вузли можуть відігравати вирішальну роль у походженні матерії», підкреслює Нітта. Наступні кроки — уточнення нелінійної динаміки утворення й розпаду вузлів та зіставлення спектрів гравітаційних хвиль із майбутніми даними.
Якщо ці «космічні вузли» існували, вони могли стати «дідусями і бабусями» всієї сучасної матерії, що виникла з їхніх колапсів. Тоді відповідь на питання «чому щось існує» виявиться вплетеною у вузлову топологію перших митей часу.