• Виктор
  • Статьи
  • 1 мин. чтения

Почему во Вселенной нет антивещества? Ответ может дать космологический коллайдер


Карта температур реликтового излучения, синий и красный цвета отражают разницу температуры в 18 миллионных долей градуса. Для объяснения такой однородности Вселенной ученые разработали инфляционную модель / © NASA, DMR, COBE Project / Автор: Сергей Данилов

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) и Университета Цинхуа (КНР) предложили способ решения одной из главных загадок современной физики — барионной асимметрии Вселенной. По их расчетам, наблюдаемое доминирование обычного вещества можно объяснить распадом тяжелых правосторонних нейтрино в первые мгновения жизни Вселенной. Если инфляционная теория верна, то найти следы этих нейтрино можно в неоднородностях распределения галактик и реликтового излучения в космическом пространстве, пишут ученые в Physical Review Letters.

Антивещество — это атомы, зеркально отраженные по электрическому заряду. Например, если атом водорода имеет положительно заряженное ядро и отрицательно заряженный электрон, то атом антиводорода состоит из отрицательно заряженного ядра и положительно заряженного электрона. Существующие физические теории вроде Стандартной модели и общей теории относительности говорят, что антивещества во Вселенной должно быть столько же, сколько и вещества. Подобные симметрии вообще естественны для природы, тогда как нарушения симметрии нужно обосновывать отдельно.

Однако в реальности ученые наблюдают абсолютное доминирование обычного вещества. Из него созданы галактики, звезды, планеты и живые существа, тогда как антивещество никогда не регистрировалось в значимых количествах. Вообще говоря, это хорошая новость для людей. Антивещество при встрече с веществом аннигилирует — то есть, взрывается с максимально возможной мощностью, переводя всю массу в энергию. Если бы Вселенная произвела равное количество вещества и антивещества, то они бы взаимоуничтожили друг друга, наполнив мир чистым излучением вместо галактик, звезд и планет с живыми существами. Но для ученых наблюдаемая асимметрия между веществом и антивеществом — одна из крупнейших проблем, которую нужно решать.

Признаки присутствия правосторонних нейтрино на фоне сигналов обычных левосторонних / © UCR

Физики предлагают искать ответ на проблему барионной асимметрии Вселенной в распаде правосторонних (или стерильных) нейтрино. Это гипотетические нейтрино, проекция спина которых совпадает с направлением их движения. Гипотетические — потому что в природе они не встречаются и своими силами их создать невозможно (в отличие от антивещества). Слишком уж много энергии на это придется затратить, даже Большой Адронный коллайдер не справится. Зато в первые мгновения существования Вселенной (порядка 10 в -36 степени секунд) плотность энергии была в 10 триллионов раз выше, чем в БАК, и правосторонние нейтрино должны были появляться в избытке. Их последующий распад мог стать причиной барионной асимметрии Вселенной.

Впрочем, нет нужды проверять эту теорию экспериментально, если можно обратиться напрямую к истории Вселенной с помощью инфляционной модели. Эта модель призвана объяснить видимую однородность Вселенной, которую не может объяснить теория Большого взрыва. Согласно инфляционной модели, Вселенная в первые моменты своей жизни расширялась с колоссальной скоростью (за миллионную долю секунды объем увеличился в 10 в 78 степени раз), и малейшие квантовые флуктуации запечатлелись в наблюдаемой крупномасштабной структуре космоса. А значит, в этой структуре можно найти и отпечатки существования правосторонних нейтрино. Такой подход получил название космологического коллайдера, где роль коллайдера (ускорителя частиц) играет период инфляционного расширения Вселенной.

В этом заключается суть новой работы физиков из США и Китая: они показывают, как именно космос может хранить в себе следы процессов, которые происходили в период инфляционного расширения. По словам Яноу Цуй из Калифорнийского университета, эти сверхтяжелые частицы должны были оставить отчетливые отпечатки своего существования в трехмерной структуре Вселенной, которые можно найти с помощью телескопов уже в ближайшие годы. Тогда одна из главных загадок физики, наконец, будет решена.


Source: https://oaoo.ru/nauka/pochemy-vo-vselennoi-net-antiveshestva-otvet-mojet-dat-kosmologicheskii-kollaider.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Это прорыв — созданы надежные кубиты в ультрахолодных полярных молекулах

Экспериментальная установка / © Gregory et al. / Автор: Владимир Богданов Одно из существенных ограничений при создании квантового...

Ученые создали простой материал для светофильтра с регулируемой длиной волны пропускания

Зависимость полосы пропускания видимого света материалом SeedGel от температуры. При 29 градусах гель пропускает только красный свет, а...

Свет заставил воду испаряться без нагрева

Клубы светлого конденсата на стекле — это испарение воды из гидрогеля под действием зеленого света без нагрева /...

Ученые научились создавать алмазы пониженной хрупкости

©Jared Tarbell, Flickr / Автор: Наталья Федосеева Алмаз — самый твердый минерал в природе. Однако оборотной стороной этого...

Физики изучили ударные волны при открытии шампанского

©Svante Adermark / Автор: Дмитрий Жуков Игра шампанского начинается с «зарождения» — нуклеации — пузырьков на стеклянной стенке....

Физики научились плести нити из нанотрубок

©Jeff Fitlow, Rice University / Автор: Visellia Orfius Углеродные нанотрубки представляют собой полые сверхтонкие структуры со стенками толщиной...

Скорость вращения Земли, причины ее изменения и что нам об этом известно

Анимация из кадров, сделанных аппаратом «Электро-Л №2» (GOMS-3) / ©«Роскосмос», Научный Центр оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) /...

Физики охладили массивный объект почти до абсолютного нуля

Одно из зеркал LIGO / ©Matt Heintze, Caltech, MIT, LIGO Lab / Автор: Sycophanta Duccius Обсерватория LIGO —...

Физики вывели формулу для формы яблока и подтвердили ее экспериментально

Как физики видят яблоко / © Harvard SEAS / Автор: Milonia Larcius Форма яблока — одна из самых...

Ученые наблюдали новое квантовое состояние при комнатной температуре

Структура топологического изолятора из бромида висмута/ © Shafayat Hossain and M. Zahid Hasan of Princeton University / Автор:...

Физики сделали электрическую батарею из бетона

©Franz-Josef Ulm / Автор: Никита Тарасов Основа бетона — цемент — сам по себе крайне плохо проводит электричество....

Физики впервые «сделали рентген» отдельным атомам

Кольцо супрамолекулярного комплекса, в центре которого находится одиночный атом железа / ©Ajayi et al., 2023 / Автор: Ирина...

От мысленных экспериментов — к квантовому компьютеру

© 2017-2021 IonQ, Inc. / Автор: Михаил Григорьев Если первая квантовая революция начала ХХ века была, по сути,...

Новый дизайн «спиральных» линз позволил четко видеть вдали и вблизи одновременно

Иллюстрация спиралевидной линзы / © Laurent Galinier Хрусталик нашего глаза в норме фокусирует свет на сетчатке, так что...

Эксперимент по обнаружению аксионов и темных фотонов принес первые результаты

Трехмерная модель BREAD. Благодаря простоте устройства, его создание доступно небольшим командам ученых при скромном финансировании / © BREAD...

Ученые узнали, какой «отпечаток» на костях оставляет удар молнии

Образец кости до, во время и после (слева направо) воздействия на него тока / ©www.sciencealert.com / Автор: Анастасия...

На корейском токамаке опробовали новый способ создания плазмы рекордной температуры

Конфигурация плазмы в KSTAR при использовании режима FIRE для повышения энергии плазмы. Шкала температуры плазмы приведена в килоэлектронвольтах,...

В составе астероидов заподозрили неизвестные типы «сверхплотной» материи

Астероид Психея в представлении художника / © NASA / Автор: Milonia Larcius В середине XX века советский физик-ядерщик...

ЦЕРН приостанавливает сотрудничество с Россией из-за ситуации на Украине

Логотип Европейской организации по ядерным исследованиям на фоне макета нового образовательного и информационно-просветительского центра CERN Science Gateway /...

Умер Алексей Старобинский, стоявший у истоков открытия излучения Хокинга и гипотезы инфляции

Профессор факультета физики НИУ ВШЭ, академик РАН Алексей Старобинский / © ВШЭ / Автор: Euclio Drusus Алексей Старобинский...