Нейтрино является одной из самых загадочных частиц Стандартной модели и при этом открывает новые возможности в астрофизических исследованиях. Высокая проникающая способность нейтрино позволяет увидеть недра звёзд и исследовать механизмы возникновения космических лучей сверхвысоких энергий. При взрыве звезды нейтринная вспышка сообщает об этом событии на несколько часов раньше электромагнитного излучения. Нейтрино играет одну из ключевых ролей и в космологии, являясь второй по распространённости из известных частиц во Вселенной. На радиационно-доминированной стадии нейтрино вместе с фотонами определяет динамику расширения Вселенной. Позднее нейтрино, став нерелятивистским, увеличивает вклад нерелятивистской материи Ωm, который до этого состоял из холодной тёмной материи и барионной материи. Влияние нейтрино на ход эволюции Вселенной необходимо учитывать при определении космологических параметров. Недавно в дополнение к космологическим реликтовым нейтрино Большого взрыва теоретически были предсказаны антинейтрино первичного нуклеосинтеза; их обнаружение могло бы стать дополнительным свидетельством барионной асимметрии Вселенной. Современные результаты ряда независимых экспериментов указывают на возможность существования лёгкого стерильного нейтрино (mν≅ 1-3 эВ). Наличие такого нейтрино плохо согласуется с предсказаниями Стандартной космологической модели, однако эти противоречия могут быть сняты её расширением, например введением ненулевой лептонной асимметрии Вселенной ξν∼10-2. В настоящее время осталось мало сомнений в существовании космологических нейтрино, но, к сожалению, из-за катастрофической малости сечений их взаимодействия при низких энергиях зарегистрировать их напрямую до сих пор не удавалось. Если же в будущем эта задача будет решена, то мы непосредственно получим информацию о первых секундах, минутах и часах эволюции Вселенной после Большого взрыва. В статье представлен обзор ключевых аспектов, связанных с влиянием космологических нейтрино на эволюцию Вселенной на различных её этапах, от ранней Вселенной (первичный нуклеосинтез и первичная рекомбинация) до сегодняшних дней.

На английском языке
Cosmological neutrinos and their influence on the evolution of the universe
Ivanchik A.V.
Kurichin O.A.
Yurchenko V.Yu.

Being one of the most mysterious particles of the Standard Model, neutrinos have opened up new opportunities for astrophysical research. A new look at the Universe, thanks to the high penetrating power of neutrinos, allows us to see the interior of stars and study the mechanisms of the origin of ultra-high energy cosmic rays. When a star explodes, a neutrino flare informs us about this event several hours earlier than electromagnetic radiation. The neutrinos also play a crucial role in cosmology, being the second most abundant known particle in the Universe. Neutrinos in the radiation-dominated era, together with photons, determine the dynamics of the expansion of the Universe. Later becoming non-relativistic, they increase the contribution of non-relativistic matter Ωm, which before consisted of cold dark matter and baryonic matter. Since the neutrinos influence the course of the evolution of the Universe, one has to take this fact into account when determining cosmological parameters. Recently, in addition to the Big Bang relic neutrinos, antineutrinos of primordial nucleosynthesis have been theoretically predicted. Their detection could provide further evidence for the baryon asymmetry of the Universe. The present results of a number of independent experiments point to the possibility of the existence of a light sterile neutrino (mν∼ 1-3 eV). The presence of such a neutrino is in poor agreement with the predictions of the Standard Cosmological Model, but these contradictions can be removed by its extension, for example, by the existence of a non-zero lepton asymmetry of the Universe ξν∼ 10-2. Nowadays, there are little doubts about the existence of cosmological neutrinos, but unfortunately it is not yet possible to detect them directly due to the extermely small cross section of their interation at low energies. However, if this can be done in the future, we will obtain direct information about the first seconds, minutes, and hours of the evolution of the Universe after the Big Bang. A review of key aspects related to the influence of cosmological neutrinos in the evolution of the Universe at different stages from the early Universe (primodial nucleosynthesis and primodial recombination) to present days is given.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_09_707