• 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

Физики открыли новый вид магнетизма

© pinterest / Автор: Godefridus Victorinus Магнетизм — свойство, которым обладают одни материалы и не обладают другие. Это...

Будущий детектор гравитационных волн вновь подвергнет проверке теорию относительности

Близкий взгляд на один из трех аппаратов группировки LISA в представлении художника. / ©AEI/MM/exozet / Автор: Caristania Fabricius...

Физики раскритиковали новый адронный коллайдер за 20 миллиардов евро

Будущий кольцевой коллайдер в представлении художника / © Cern / Автор: Sycophanta Duccius В 2008 году на границе...

Американские физики на доли секунды создали «горящую» плазму, необходимую для термоядерного синтеза

Иллюстрация эксперимента: лучи лазера проникают в хольраум с обоих концов и нагревают мишень. / © Lawrence Livermore National...

Лазер помог направить движение молний

©TRUMPF / Автор: Иван Беляев Уже несколько столетий для защиты от молний используют громоотводы. Такие длинные металлические стержни...

Китайские инженеры научились добывать водородное топливо из морской воды

©Nanjing Tech University / Автор: Caristania Fabricius Водород считается одним из самых перспективных видов топлива будущего. Его сжигание...

Физики не увидели распад ложного вакуума — вопреки тому, что написали СМИ

© Newcastle University / Автор: Lampronia Auxilius Многие российские СМИ дали новости вроде «Физики увидели распад ложного вакуума»....

Новый материал позволит физикам ловить гравитационные волны ежедневно

Стекло с нанесенным покрытием из оксидов титана и германия / © Caltech / Автор: Иван Беляев С момента...

Умер российский физик-теоретик Валерий Рубаков

© Joachim Herz Stiftung / Автор: Godefridus Victorinus В городе Сарове Нижегородской области на 68-м году жизни скончался...

Китайский термоядерный реактор установил новый рекорд непрерывной работы плазмы при высокой температуре

EAST / ©XinHua / Автор: Euclio Drusus Китайские ученые установили новый рекорд работы термоядерного реактора EAST. Во время...

Ученые втрое понизили давление высокотемпературного сверхпроводящего перехода легких гидридов

Камера с алмазной наковальней, в которой физики исследовали образец кристалла / Snider, Dias et al., Nature, 2020 /...

От создания квантовой механики до второй квантовой революции

Ядро атома и вращающиеся по орбитам вокруг него частицы / ©QAM / Автор: Godefridus Victorinus Первая квантовая революция...

Китайские физики получили рекордно мощное постоянное магнитное поле

Гибридный магнит в Хэфэе / ©SHMFF / Автор: Euclio Drusus Установка постоянного высокого магнитного поля (Steady High Magnetic...

«Атомный дырокол» превратил обычные материалы в компоненты квантовых компьютеров

«Атомный дырокол», созданный физиками / © Steve Zylius, UCI / Автор: Lampronia Auxilius Основу большинства современной вычислительной техники...

Меньше точности, больше удобства: хронометристы отказались от «лишних» секунд

Точность международного времени требует постоянной корректировки часов / © wikipedia.org / Автор: Иван Беляев Подобно тому, как к...

Силы света: как путешествовать через вещество?

(с) minka2507/Pixabay. / Автор: Ирина Мельникова Простой, казалось бы, вопрос: как свет проходит через оконное стекло и почему...

Ученые нашли материал с «памятью» о собственном прошлом

©POWERlab, EPFL / Автор: Telestis Scaevinius Диоксид ванадия (VO2) — материал, способный демонстрировать прямо противоположные свойства. При нагревании...

Инженер из США придумал, как создать прототип варп-двигателя в микрометровом масштабе

Схема эксперимента-прототипа варп-двигателя с полостью Казимира в центре / ©Limitless Space Institute / Автор: Михаил Григорьев Научная статья,...

Таяние ледников укоротит земной год к 2029-му

Ледники стали таять быстрее, и скорость вращения Земли замедлилась сильнее, чем раньше / © pxhere.com Астрономический год, то...

Ученые раскрыли секрет свинга в джазе

Ученые раскрыли секрет свинга в джазе / ©Getty images / Автор: Lampronia Auxilius Свингом называют особый джазовый ритмический...