Секрет антиматерии: физики приблизились к разгадке тайны, почему Вселенная несимметрична

Физики уже давно ломают голову над вопросом: почему во Вселенной там мало антиматерии и очень много материи? Ученые провели анализ распада таких фундаментальных частиц, как кварки, наблюдаемого с помощью Большого адронного коллайдера, и получили небольшие фрагменты головоломки, хотя предстоит еще много работы, чтобы выяснить истинную причину того, почему Вселенная несимметрична. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Физики уже давно знают, что во Вселенной существует неодинаковое количество материи и антиматерии. Если материя состоит из известных элементарных частиц, то антиматерия состоит из их противоположных аналогов. Например, античастицей такой субатомной частицы как электрон является позитрон. Если электрон имеет отрицательный заряд, то позитрон – положительный.

Но антиматерии намного меньше во Вселенной, чем материи и возникает асимметрия. Но, на самом деле, это хорошо, что она существует, ведь при встрече частицы матери и антиматерии уничтожают друг друга. Если бы Вселенная состояла из одинакового количества частиц и античастиц, то скорее всего она была бы другой.

Но пока нет полного объяснения разнице в количестве материи и антиматерии во Вселенной. В большинстве случаев частицы материи и антиматерии симметричны, что означает, что процессы, которые порождают одну частицу или разрушают ее, создают или удаляют равное количество другой частицы. Физики считают, что во Вселенной должно существовать что-то, что создает больше материи или уничтожает больше антиматерии.

Ученые видели намеки на раскрытие этой тайны ранее с помощью распадов частиц, которые нарушают симметрию, но многие из них оставляют лишь небольшой избыток материи. Тех распадов частиц, которые известны, недостаточно для объяснения дисбаланса во Вселенной.

Необходимо больше распадов частиц, нарушающих симметрию, и эксперимент с прелестным кварком (частица из которой состоят протоны и нейтроны) на Большом адронном коллайдере был попыткой найти их, а также проверить некоторые теории. Физики обнаружили новые примеры нарушения симметрии.

Ученые сталкивали протоны, чтобы создать множество побочных продуктов распада, многие из которых нестабильны и распадаются, образуя новые частицы. Некоторые продукты распада представляют интерес, поскольку содержат прелестные кварки и они показали два новых нарушения симметрии.

Мезоны — это субатомные частицы, которые имеют одинаковое количество кварков и антикварков. Они не уничтожают друг друга, потому что не являются прямыми аналогами. Например, частица пион из группы мезонов состоит из верхнего кварка и нижнего антикварка. Нижние кварки, или антикварки, имеют более чем в два раза большую массу, чем верхние кварки, поэтому нижний антикварк не может удалить верхний кварк, только нижний кварк.

Тем не менее, мезоны распадаются довольно быстро, предоставляя возможность для наблюдения нарушения симметрии. Физики обнаружили распад заряженных мезонов, состоящих либо из прелестного кварка, а также верхнего, нижнего, странного антикварка, либо из одного из этих кварков и прелестного антикварка. Если бы Вселенная была действительно симметричной, эти две частицы были бы одинаковыми, но это не так, и оказывается, что скорости распада различаются. Более быстрый распад антиматерии, чем материи, — это именно то, что ищут ученые при поисках нарушения симметрии.

Также физики обнаружили другой пример нарушения симметрии, на этот раз в еще одной группе частиц под названием барионы, состоящих из трех кварков. По крайней мере один кварк в барионе должен быть прелестным кварком. Барионы также распадаются на другой барион и два заряженных мезона. Здесь снова симметрия была нарушена в экспериментах с разными скоростями распада в зависимости от того, был ли задействован прелестный кварк или антикварк.

Как уже писал Фокус, физики считают, что в черной дыре нет сингулярности, но есть проход в другой мир. Революционная теория меняет представление о том, что находится внутри черной дыры, а также о загадочной темной энергии.

Также Фокус писал о том, что обычная вода, как выяснили физики, имеет в жидком виде разную плотность, но для этого нужно создать определенные условия. Если выводы ученых повертятся, но это может изменить понимание физики жидкостей.