новости космоса
3472 16
30 сентября 2019 14:19:48

Странная новая частица Хиггса могла украсть антивещество из нашей вселенной

Почему наша вселенная вращается с большим количеством материи, чем с ее причудливым аналогом антивеществом - и почему мы вообще существуем - это одна из больших загадок современной физики .

Каким-то образом, когда вселенная была невероятно молода, почти все антивещество исчезло, оставив только обычную материю. Теоретики долго искали неуловимое объяснение - и, что более важно, способ проверить это объяснение с помощью экспериментов.

Трио теоретиков предположило, что частица, называемая бозоном Хиггса, может быть ответственной за таинственно исчезающее антивещество во вселенной. И они думают, что знают, как найти подозреваемого в этом.

Почти в каждом отдельном взаимодействии между субатомными частицами антивещество (идентичное нормальному веществу, но с противоположным зарядом) и нормальное вещество производятся в равной мере. Кажется, что это фундаментальная симметрия вселенной. И все же, когда мы смотрим на ту же самую вселенную, мы почти не видим никакого антивещества. Насколько физики могут предположить, что на каждую существующую частицу антиматерии, существует около миллиарда частиц нормальной материи по всему космосу.

Эта загадка называется многими именами, такими как проблема асимметрии вещества и проблема асимметрии бариона; независимо от названия, это поставило физиков в тупик. На сегодняшний день никто не смог дать последовательного объяснения доминирования материи над антивеществом, и поскольку физикам приходится объяснять почему, это начинает их раздражать.

Тем не менее, природа оставила некоторые подсказки, чтобы мы могли разобраться. Например, никаких доказательств наличия большого количества антивещества на так называемом космическом микроволновом фоне - тепло, оставшееся от Большого взрыва, рождения Вселенной. Это говорит о том, что антивещество могло произойти в очень ранней вселенной. И ранняя вселенная была довольно сумасшедшим местом, где происходили всевозможные сложные, плохо понятые физикам процессы.

На самом деле, лучшее время для исчезновения антивещества - это короткая, но бурная эпоха в нашей вселенной, когда космос начал остывать.

При высоких энергиях (как внутри коллайдера частиц) электромагнитная сила и слабая ядерная сила объединяют свои силы, образуя новую силу: электрослабую. Однако когда вещество остывают и возвращаются к нормальной энергии, электрослабое расщепляется на знакомые две силы.

При еще более высоких энергиях, подобных тем, которые были обнаружены в первые моменты Большого взрыва, мы думаем, что сильная ядерная сила сливалась с электрослабым, а при еще более высоких энергиях гравитация объединяет пару в единую объединенную силу. Но мы еще не выяснили, как гравитация влияет на все это.

Хиггс предложил существование частицы еще в 1960-х годах, но обнаружили ее только в 2012 года в Большом адронном коллайдере. Физики совершенно уверены, что раскол материи и антивещества произошел до того, как все четыре силы природы встали на свои места; это потому, что у нас есть достаточно четкое понимание физики вселенной после разделения, и добавление слишком большого количества антивещества в более поздние эпохи нарушает наблюдения космического микроволнового фона.

Таким образом, возможно, бозон Хиггса играет роль.

Но Хиггс сам по себе не может этого сделать; нет никакого известного механизма, использующего только бозон Хиггса, чтобы вызвать дисбаланс между веществом и антивеществом.

К счастью, история Хиггса не закончена. Физики обнаружили один бозон Хиггса в экспериментах на коллайдере с массой около 125 миллиардов электрон-вольт или ГэВ - для сравнения, протон весит около 1 ГэВ.

Оказывается, Хиггс может быть не одинок.

Вполне возможно, что вокруг было больше бозонов Хиггса, которые были более массивными, чем то, что мы можем обнаружить в наших экспериментах. В настоящее время эти большие бозоны, если они существуют, не могут быть обнаружены с помощью наших коллайдеров - у нас просто не хватает энергии, чтобы «активировать» их. Но в первые дни существования Вселенной, когда энергии были намного, намного больше, другие бозоны могли быть активированы, и именно эти Хиггсы могли вызвать дисбаланс в некотором взаимодействии фундаментальных частиц, что привело к современной асимметрии между веществом и антивеществом.

В недавней статье, опубликованной онлайн в журнале препринтов arXiv, три физика предложили интересное потенциальное решение: возможно, три бозона Хиггса (названные «тройкой Хиггса») играли в игру с горячими углями в ранней вселенной, создавая поток нормальной материи.

Чтобы сделать эту работу, теоретики предложили, что трио включало одну известную хиггсовскую частицу и двух новичков, причем каждый из этих дуэтов имел массу около 1000 ГэВ. Это число является чисто произвольным, но оно было специально выбрано, чтобы сделать этот гипотетический Хиггс потенциально обнаруживаемым с помощью следующего поколения коллайдеров частиц. Нет смысла предсказывать существование частицы, которую никогда не обнаружить.

Тогда у физиков есть проблема. Какой бы механизм ни вызывал асимметрию, это должно дать материи преимущество над антивеществом в миллиардном соотношении. И у него есть очень короткое время в ранней вселенной, чтобы сделать свое дело. И этот механизм, включая два новых Хиггса, должен быть тестируемым.

Понятно, что это очень сложный процесс, но всеобъемлющая (и теоретическая) история выглядит следующим образом: два новых хиггсовских частицы распадаются на поток частиц с немного разными скоростями и с немного разными предпочтениями к веществу по сравнению с антивеществом. Эти различия накапливаются со временем, и когда электрослабая сила распадается, достаточное количество различий в популяции частиц вещества-антивещества, делает в конечном итоге нормальную материю доминирующей над антивеществом.

Конечно, это решает проблему асимметрии барионов, но сразу же приводит к вопросу о том, что природа делает с таким количеством бозонов Хиггса.

комментарии
1
koftochka87 · 30-09-2019

Ну что же, осталось только построить супер мощный коллайдер

2
Teddy16 · 30-09-2019

Хиггс работает на спонтанном нарушении симметрии. Было бы наоборот странным, если бы во Вселенной было бы равное количество материи и антиматерии.

3
Leonid3128 · 30-09-2019

Teddy, с возвращением! Прогуливаете, как школьник не любимую биологию?
.
"..Почему наша вселенная.." (с)Авторы
Ну если применить термин "видимая часть нашей вселенной", то вопрос с антиматерией можно разрешить очень просто -- видимая часть составляет ничтожную песчинку от всей Вселенной, в которой существует равенство материи и антиматерии и, благодаря тем же квантовым случайностям на ранних стадиях возникновения, образовавших кластеры с доминированием материи или антиматерии размером, скажем, в 10000 млрд световых лет. И никакого нарушения симметрии, супер Хигссы не требуются, тем более, что и обнаружить их невозможно :-))

4
Starlight53 · 30-09-2019

"...и поскольку физикам приходится объяснять почему, это начинает их раздражать." Вах, нэ хочишь абьяснят проблема асимметрии бариона - дворник ходи до!
"Нет смысла предсказывать существование частицы, которую никогда не обнаружить." Согласен на все 100%. Потому-то и не хотят в серьезную науку пропускать ВТ коллеги graviton-а. Нельзя построить опытную установку, создающую в лаборатории даже самый захудалый вихревой квазар 1-го поколения => никто не выделит денег на исследование и развитие теории => серьезным ученым ВТ не нужна. А что делать...

5
Starlight53 · 30-09-2019

Leonid3, ну это слишком простое и очевидное объяснение, на нем денег не заработаешь...

6
Leonid3128 · 30-09-2019

Starlight, а мне вполне достаточно моей пенсии и внимания родственников :-))

7
Sqwair77754 · 30-09-2019

"Но Хиггс сам по себе не может этого сделать; нет никакого известного механизма, использующего только бозон Хиггса, чтобы вызвать дисбаланс между веществом и антивеществом."
Да у хиггса вообще нет никакого механизма! :))
Бред получается во всем! За антивещество ответственны другие виды хиггсов. Но, пардон! А каким образом? Хиггс же придаёт только массу! :)
А вещество и антивещество отличаются только зарядом и квантовыми числами. Упс... :)
Хм, а как быть с теми немногочисленными античастицами, которые образуются в результате термо- и ядерных реакций? Хде здесь хиггс?
А если, вспомнить мутное объяснение, выдуманное в жестком бреду, что "частица движется в поле хиггса и чрез это поле обретает массу (читать нужно монотонно, и размеренно нудно)"... Тогда, как в одном и том же хиггсополе, в результате позитронного распада, образуется позитрон и скажем, обычная частица? Поле-то одно, и придает только массу!
Или, поле, (если, всё же, гипотетически существует) неоднородно? Тогда просто обязаны наблюдаться и существовать осцилляции вещества в антивещество, и наоборот в этих неоднородностях!
А еще, интересен вопрос, а как эти типы хиггсов, ваимодействуют между собой? А аннигилировать могут? А если могут, то вещество в таком поле не имеет массы и приобретает скорость света?
Хм... Интересно было бы взглянуть на планету, несущуюся со скоростью света... :))

8
paragonn2240 · 30-09-2019

Более интересен вопрос, откуда взялась сама материя? Или, почему энергия решила упаковаться в материю?

9
BlackHole8 · 30-09-2019

/// почему энергия решила упаковаться в материю?///
(8) Потому что на границе черной дыры с абс.ноль температурой и плазмы с несколькими тыс. Кельвинов, имеется на это условия, то есть возможность набрать немного чд и энергию от плазмы на ровном соотношении и это уже атом водорода. /ятд/

10
Garlic_586 · 30-09-2019

Думаю, дело проще. Вселенная не "начиналась" большим взрывом, а продолжалась! То есть это вечный и колебательный процесс жизни двух вселенных. Материя и антиматерия равны по массе, но существуют по очереди в разных формах. Антиматерия сейчас не видна потому, что она в данный период времени имеет форму гигантской чёрной дыры. Нынешняя материя взорвалась из своей черной дыры, сейчас расширяется, потом сожмётся, схлопнется в чёрную дыру и этот момент станет началом анти-большого анти-взрыва антиматерии. Сейчас считается, что "до начала" Большого взрыва ничего не было, якобы была точка, в которой лежала вселенная, точка, которая была никогда и "в нигде". Но это бессмысленно и не отвечает на вопрос, куда делась антиматерия. Гипотеза о поочерёдном существовании материи и антиматерии, одна из которых живёт, а другая сжата в виде чёрной дыры всё объясняет.

11
graviton17 · 30-09-2019

Если это так, то можно предположить, что циклы Вселенной меняются. Если допустить то, что предпоследний цикл Вселенной состоял из антиматерии то в начале последнего нашего цикла эта антиматерия выгорела высокотемпературных "топках" квазаров. Эти квазары явились первыми супер объектами, нашего цикла Вселенной. А если это так, то тогда понятно откуда взялось столько пыли для материала на строительство звезд галактик. Видимо таким методом, циклы Вселенных чередуются с антиматерии на материю и обратно, а возможно, что даже эволюционируют, и развиваются. К великому сожалению, мы об этом, никогда не узнаем.

12
graviton17 · 30-09-2019

Интересно получилось: писали мы с Garlis_58, почти об одном и том же, в одно и тоже время. Редчайшее совпадение! Браво!

13
viktorchibis29 · 01-10-2019

Garlis_58 (ком 11), graviton (ком 12)
Есть более «простой» вариант разделения материи и антиматерии не во времени, а в пространстве. В S_теории материя и антиматерия рождаются одновременно, в равном количестве, и из одних и тех же симплов. Разница заключается в асимметрии процесса растяжки электрических вихрей (ЭВ) виртуальных фотонов (ВФ) мощным магнитным полем лопнувшей сингулярности в направлении, совпадающим с магнитным вектором ЭВ, и при противоположных направлениях векторов МП. В результате со стороны одного полюса лопнувшей сингулярности образуется больше симплов с отрицательным зарядом, а со стороны другого полюса больше симплов с положительным зарядом. В итоге образуется две вселенных – наша Вселенная, состоящая из материи, и Антивселенная, состоящая из антиматерии.

14
itatel56 · 01-10-2019

Электрослабый сила, магнитоядерная сила.... А может антиматерия это и есть ТМ, ТЭ?

15
elena134 · 01-10-2019

Так образуется антивселенная?Тогда тм или тэ может оказаться антибозон?

16
viktorchibis29 · 01-10-2019

Elena, античастицы антиматерии участвуют во всех видах взаимодействия, также, как частицы обыкновенной материи. Особенно они любят аннигиляцию.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2020. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!