В момент образования Вселенной случилось нечто, похожее на чудо: благодаря ему наш мир существует
И тут вдруг всё пошло правильно
Все материальные частицы во Вселенной имеют двойники — античастицы — равные по массе, но с противоположным зарядом или магнитным моментом. Частицы состоят из кварков, а античастицы – из антикварков.
Нормальная материя, так называемая барионная — та самая, которая нас окружает, состоит из протонов, нейтронов и электронов, имеющих отрицательный заряд. Антиематерии формируют антипротон, антинейтрон и положительные позитроны.
Частицы и античастицы ничем не лучше друг друга. Образно говоря, материя и антиматерия равны перед Богом. И по здравому разумению, в момент рождения Вселенной — в результате Большого Взрыва — вещество и антивещество должны были бы образовываться в равных количествах.
Далее частицам и античастицам следовало бы тут же аннигилировать — исчезнуть со вспышкой света. Однако, если ощущения нас не обманывают, то Вселенная все же существует. Значит, материя по какой-то загадочной причине возобладала – ее стало больше, чем антиматерии. То есть, возникла такая называемая барионная асимметрия. Она и привела, в итоге, к появлению всего сущего. Включая нас с вами.
Вопрос: что так удачно перекосило наражающуюся мироздание? Загадка…
Впору предложить некое сверхъестественное вмешательство. Что предельно бы упростило объяснение феномена. Однако физики, пардон за каламбур, силятся все-таки найти материальные причины доминирования материи над антиматерией.
Одну из возможных причин, похожую, обнаружили исследователи из коллаборации LHCb в ЦЕРН (CERN), работавшие на Большом Адронном Коллайдере. Свои выводы они представили на ежегодной конференции Rencontres de Moriond по физике высоких энергий, прошедшей в марте в итальянском Ла-Тюила.
— Я поздравляю коллектив LHCb с этим захватывающим результатом, – похвалил коллег Joachim Mnich, директор ЦЕРН по исследованиям и вычислительной технике. По его мнению, исследователи не только еще раз подтвердили научный потенциал БАК и проводимых на нем экспериментов, но и предложили новый инструмент для изучения асимметрии вещества и антивещества во Вселенной.
О чем речь?
Одно маленькое различие
БАК может производить античастицы. Например, антитрептоны. Измерения, которые провели в свое время ученые из международной коллаборации BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) показали, что они отличаются лишь знаками магнитного момента, а в численном выражении сходятся с рекордной точностью. «Материальные» протоны и «антиматериальные» антитрептоны – симметричные частицы, зеркальные отражения друг друга. Считается, что и остальные должны быть такими.
В LHCb копнули чуть глубже, если так можно выразиться. Там занялись более мелкими «кирпичиками» мироздания – кварками и антикварками. И признаки зеркальной асимметрии в их поведении вроде бы обнаружились. Эффект проявился в различиях в скоростях распада этих «материальных» и «антиматериальных» частиц. Конкретно – так называемых лямбда-барионов красоты и их зеркальных отражений.
Сложнейший детектор LHCb «визуализировал» продукты распада. А они уже дали понять, что, собственно, там произошло – тем, кто понимает, конечно.
Физики коллаборации тщательно проанализировали данные более 80 тысяч экспериментов – они накопили их в процессе двух пусков БАК в период с 2009 по 2018 год. Этот огромный массив и продемонтрировал: в барионных распадах есть разница – маленькая, но есть. Распады вещества и антивещества отличаются по времени на 2,45 процента.
Может ли обнаруженная разница — быть как-то связанной с «перекосом» в правильную сторону? Не исключено – даже при том, что фундаментальная причина ее возникновения пока не прояснена. Логично предположить, что в момент зарождения Вселенной частицы вещества и антивещества аннигилировали, но из-за того, что они все-таки были не совсем симметричны, то основным сохранялась материя.
ДРУГОЕ МНЕНИЕ
Ищите антипротоны
Есть и более масштабные гипотезы. Вот, к примеру, доктор Хуман Давудьясл (Dr Hooman Davoudiasl) — физик-теоретик из Брукхейвенской национальной лаборатории (Brookhaven National Laboratory, New York) объясняет «плодотворный перекос» мироздания, если не сверхъестественным вмешательством, то невыразимо грандиозным, сравнительным, собственно, с «животворящим» Большим Взрывом.
События в представлении ученого и его коллег развивались примерно так: грянул Большой Взрыв, началось стремительное расширение пространства, появилась не очень обширная, но очень горячая субстанция, раскаленная до миллиарды градусов. В ее ограниченном объеме сталкивались и аннигилировали частицы и антип Artikьac. Но тут подоспел Второй Большой Взрыв – чуть слабее Первого. Он мгновенно добавил объема и развел частицы, которые не успели аннигилировать, тем самым сохранив материю и создав барионную асимметрию.
Стало быть, где-то во Вселенной должны существовать скопления антиматерии, изолированной от материи Вторым Большим Взрывом. Но обнаружить антипротоны пока не получается. А синтезировать антиматерию ученые научились.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
В Большом Адронном Коллайдере (БАК) устраивают один Большой Взрыв за другим, а мы все еще живы
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ
Жизнь в космосе: физик рассказал, как зарождается жизнь во Вселенной, как космические льды можно создать в земных условиях и как звучат кометы (подробнее)
