Защо във Вселената се вихри повече материя, отколкото нейната причудлива

Защо във Вселената се вихри повече материя, в сравнение с нейната причудлива диаметралност – антиматерия – и за какво въобще съществуваме? Това е една от най-озадачаващите загадки на актуалната физика.

По някакъв метод, когато Вселената е била необикновено млада, съвсем цялата антиматерия изчезва, оставяйки единствено „ естествената “ материя. Теоретиците от дълго време търсят правдоподобното пояснение и още по-важното – метод да се тества това пояснение с опити.

Сега трио от теоретици предложи трио частици, наречени бозони на Хигс, да бъдат виновни за загадъчния изчезващ акт на антиматерията във Вселената. И те мислят, че знаят по какъв начин да намерят обвинените виновници.

Почти при всяко взаимоотношение сред субатомните частици антиматерията (която е идентична с естествената материя, само че с противопоставен заряд) и естествената материя се създават в идентична степен. Изглежда, че това е в основата на симетрията във Вселената. И все пак, когато излизаме и преглеждаме същата тази Вселена, не намираме съвсем никаква антиматерия. Доколкото физиците в този момент могат да схванат, на всяка парченце антиматерия, която към момента е в близост, има към милиард частици естествена материя, на всички места в Космоса.

Тази тайнственост е позната като асиметрията на материята. Досега никой не съумява да даде в съгласие и поредно пояснение за господството на материята над антиматерията и защото работата на физиците е да изясняват по какъв начин работи природата, неналичието на пояснение стартира да нервира.

Природата обаче като че ли е оставила някои улики към нас, с цел да направи пъзела още по-труден. Например, няма данни за доста антиматерия в по този начин наречения галактически микровълнов декор – топлота, останала от Големия гърмеж и раждането на Вселената. А ранната Вселена е много бясно място, с всевъзможни комплицирани и неразбрани от физиката неща. Така че, в случай че материята и антиматерията ще се разделят, това е бил най-подходящия миг да го създадат.

Всъщност най-хубавото време за изгубване на антиматерията е през късата, само че бурна ера във Вселена, когато силите на природата се разделят, до момента в който космосът се охлажда.

При високи сили (като тези формирани вътре в Големия адронен колайдер), електромагнитната мощ и слабата нуклеарна мощ се комбинират, с цел да образуват нова мощ: електрослабване, което ръководи радиоактивното раздробяване на атомите и молекулите. След като нещата се охладят и се върнат към естествените ежедневни сили обаче, електрослабването се разделя още веднъж на познатите две сили.

При още по-високи сили, като тези налични в първите моменти на Големия гърмеж, физиците считат, че мощната нуклеарна мощ се слива с електрослабването, а при все по-високи сили и гравитацията се причислява към тях в една единна мощ. Но към момента не са разбрали по какъв начин гравитацията влиза в играта.

Бозонът на Хигс, плануван че съществува още през 60-те години на предишния век, само че открит чак през 2012 година в Големия адронен колайдер, прави работата по разделянето на електромагнитната мощ от слабата нуклеарна мощ. Физиците са съвсем сигурни, че разделянето на материя и антиматерия се е случило преди познатите четири сили на природата да се оформят и попаднат на мястото си. Това е по този начин, тъй като през днешния ден физиците имат много ясно схващане за физиката на Вселената след разделянето на материя и антиматерия, само че съвсем никакво за интервала преди този момент. В цялата тази история, може би бозонът на Хигс играе значима роля.

За страдание няма прочут механизъм, употребяващ единствено бозона на Хигс, с цел да провокира дисбаланс сред материята и антиматерията.

За благополучие обаче, историята на бозона на Хигс не е завършила. Физиците откриха индивидуален бозон на Хигс при опити с Големия адронен колайдер, който има маса от към 125 милиарда електронни волта, или GeV – за информация, протонът тежи към 1 GeV.

Предполага се, че този Хигс бозон може да не е самичък. Напълно допустимо е да има повече Хигс бозони, които плават в близост, които са по-масивни от това, което можем да засечем сега с нашите опити. В днешно време тези тежки Хигс бозони, в случай че съществуват, не биха създали доста, най-малко не във физиката, която познаваме и до която можем да имаме достъп с нашите колайдери. Просто нямаме задоволително сила, с цел да ги „ активираме “. Но в първите дни на Вселената, когато силите са били доста, доста по-високи, другите Хигс може да са били задействани и тези Хигс може да са провокирали дисбаланс в някои съществени взаимоотношения на частици, което да е довело до актуалната асиметрия сред материя и антиматерия.

В скорошна обява в списание arXiv, трима физици предложиха забавно евентуално решение на мистерията: Може би, три бозона на Хигс (наричани „ тройката на Хигс “) са играли играта с горещия картоф в ранната Вселена, генерирайки потоп от естествена материя. И по този начин по-голямата част от този поток от материя би унищожил антиматерията, изваждайки я съвсем напълно от битие в потока от радиация. При този сюжет ще остане задоволително естествена материя, която да докара до днешната Вселена, която познаваме и обичаме.

За да работи сходна скица, теоретиците оферират триото да включва към този момент известната парченце Хигс и двама новобранци, като всеки от тях има маса от към 1000 GeV. Това число е чисто случайно, само че е било особено определено, с цел да направи този предполагаем Хигс евентуално откриваем при идващото потомство колайдери. Няма смисъл да се предсказва съществуването на парченце, която в никакъв случай не може да бъде открита.

Това към този момент е предизвикателство за физиците. Какъвто и механизъм да е предизвикал асиметрията, би трябвало да е дал преимущество на материята пред антиматерията с коефициент от милиард към едно. При това е имал доста къс интервал от време в ранната Вселена, с цел да работи. След като силите се разделят, играта свършва, а физиката, каквато я знаем, към този момент е „ заключена “. И този механизъм, в това число двата нови Хигс бозона, би трябвало да бъде тестван.

Това разбираемо е доста комплициран развой, само че всеобхватната (и теоретична) история е такава: Двата нови Хигс се разпадат на проливен дъжд от частици с малко по-различно съответствие и с малко по-различни желания към материята пред антиматерията. Тези разлики се натрупват с течение на времето и когато силата на електрослабване се раздели, има насъбрана задоволителна разлика в броя на частици материя-антиматерия, намиращи се във Вселената, с цел да се окаже естествената материя преобладаваща над антиматерията.

Със сигурност тази доктрина взема решение казуса с асиметрията, само че незабавно води до въпроса какво прави природата с толкоз доста бозони на Хигс. Но дано нещата се вземат решение едно по едно…

Публикувано в списание Live Science.