Раскрыта тайна происхождения материи во Вселенной

11 Марта 2020

МОСКВА, 11 марта - Американские ученые доказали, что одно из фундаментальных противоречий Стандартной модели радиофизики — преобладание материи над антивеществом — можно объяснить так называемым процессом аксиогенеза — образования гипотетичных частиц аксионов. Результаты исследования переданы для публикации в журнал Physical Review Letters, а пока размещены на сайте препринтов arXiv. org.

Стандартная модель физики простых частиц объясняет три фундаментальные пары во Вселенной: электромагнетизм; слабое взаимодействие, удерживающее вместе протоны и нейтроны в ядрах атомов; и сильное взаимодействие, вызывающее разрушение нейтронов. Но она не объясняет существование темной материи и так называемое нарушение СР-симметрии сильного взаимодействия по зарядовому сопряжению C между гномами и античастицами и по инвариантности четности P. Для объяснения нарушения СР-симметрии в 1977 не один месяцу в квантовую хромодинамику — зона физики, занимающуюся сильным взаимодействием — было введено понятие аксиона.

Аксион — это гипотетическая гнома, которая в миллиард раз легче протона и редко сотрудничает с обычной материей. Это объясняет, почему они еще не были обнаружены, даже с помощью инструментов, которые позволяют обнаруживать протоны, нуклоны и электроны.

Однако аксион очень укромный для объяснения нарушения СР-симметрии. Он также является хорошим соперником на роль частицы для черной материи, которая используется для объяснения скорости вращения галактик — еще одного противоречия Стандартной модели. Если бы галактики были с той скоростью, которую они имеют в настоящее время, и силой тяжести только видимых объектов, они разбились бы на части. Ученые предполагают, что в вселенных должно быть огромное количество вещества, которое мы не заметный. И этим веществом может быть поле аксионов.

Третье фундаментальное противоречие Стандартной модели — дисбаланс между веществом и антивеществом. Согласно Стандартной модели, когда наша Вселенная родилась, одновременно образовавшиеся материя и антивещество должны были уничтожить друг друга. Это означает, что ничто — ни Земля, ни Солнце, ни галактики, ни люди — не должны были существовать. Но все это существует.

В новом исследовании два звездно-полосатых ученых — Рэймонд Ко (Raymond Co) из Мичиганского университета и Кейсуке Харигая (Keisuke Harigaya) из Института перспективных исследований — доказали, что и для объяснения этого противоречия подходит аксион, если предположить, что эта гнома обладает вращением. Ранее радиофизики считали, что на утренней стадии Вселенной, сразу после Большого взрыва, аксионное настиле было статичным и начало двигаться при охлаждении Вселенной.

Вместо этого исследователи предполагают, что аксионное поле имело более интересную громкоговорителю на этой ранней стадии. Вращение аксионов высвобождало энергию, которая превращалась в барионы — частицы обычного вещества. Это порождало каскадный эффект, на каждом этапе которого вращение аксионов создавало лишь немного больше вещества, чем антивещества. Каждый раз небольшая часть материи — примерно одна 10-миллиардная доля, оставалась для формирования мира, который мы видим сегодня.

Мы выразили, что вращение аксиона может объяснить избыток вещества, откорректированного во Вселенной, — доводятся в пресс-релизе Института перспективных исследований слова Кейсуке Харигая. — Мы назвали этот механизм аксиогенезом.

Аксион был впервые предложен физиками-теоретиками, — говорит ученый. — С тех пор физики-теоретики и экспериментаторы, астрофизики и космологи вместе изучали аксион. Мы открыли новую космологическую роль аксиона, связанную с вращением.

И, что интересно в нашей работе, так это то, что аксион дает одновременное объяснение всем трем проблемам в физике простых частиц: темной материи, асимметрии вещества и антивещества и проблемы СР-симметрии сильного взаимодействия. Поскольку эти проблемы не изучались одновременно, над этой темой еще нужно поработать, — продолжает Рэймонд Ко.

Ученые надеются, что эксперименты по обнаружению аксиона, которые осуществляются в разных странах, наконец увенчаются успехом.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Раскрыта тайна происхождения материи во Вселенной

комментарии (0)

Другие интересные новости

Квартет Сандры Фракенберг исполнит народные песни в джазовой аранжировке