Физики выяснили, как возникла видимая материя во Вселенной

Российско-американский физик нашел в движении поля Хиггса возможное объяснение того, почему существует Вселенная и почему в ней практически не осталось антиматерии, предположительно возникшей в равном количестве с обычной материей во время Большого Взрыва.

Возможной причиной практически полного отсутствия антиматерии во Вселенной и преобладания обычной видимой материи могли послужить движения поля Хиггса – особой структуры, где «живут» бозоны Хиггса, заявляют физики в статье, принятой к публикации в журнале Physical Review Letters.

Считается, что в первые мгновения после Большого взрыва существовало равное количество материи и антиматерии. Сегодня мир заполнен материей и этот факт является физической загадкой, так как частицы материи и антиматерии должны были уничтожить друг друга в тот момент, когда они появились в кварковом «супе» будущей Вселенной. Поэтому возникает вопрос — куда «пропала» антиматерия, и почему существует Вселенная.

Российско-американский физик Александр Кусенко из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (США) и его коллеги полагают, что им удалось найти ответ на эту вселенскую загадку в тех данных, которые были собраны Большим Андронным Коллайдером во время первого этапа его работы, когда был обнаружен бозон Хиггса, знаменитая «частица бога».

По теории Хиггса, Вселенную пронизывает особое поле, с которым взаимодействуют все существующие элементарные частицы: чем сильнее они сцепляются с полем, тем выше будет их масса. Если это поле существует, то должны и существовать и бозоны Хиггса — особые частицы, отвечающие за его взаимодействие с протонами, электронами и другими проявлениями видимой и темной материи. Как и другие бозоны, кроме фотона, «частица бога» распадается очень быстро — она живет в среднем 0,1 зептосекунды (триллионных долей наносекунды).

Изучая следы этих распадов, группа Кусенко заметила, что поле Хиггса, благодаря особым свойствам «частицы бога», могло временно перейти в относительно нестабильное энергетическое состояние во время первого расширения Вселенной непосредственно после Большого Взрыва. Кусенко и его коллеги предположили, что «сдвиги» поля во время этого периода жизни Вселенной могли послужить причиной появления неоднородностей в долях материи и антиматерии.

Руководствуясь этой идеей, авторы статьи провели массу расчетов и построили компьютерную модель будущей Вселенной, которая учитывала нестабильность поля Хиггса. По их расчетам, нет никаких физических препятствий для того, чтобы такой сценарий мог быть осуществлен во время рождения Вселенной.

При достаточно медленном снижении энергии поля Хиггса, оно начнет своеобразным образом «вибрировать», и направление первой, самой сильной такой вибрации определит то, какой тип материи будет населять Вселенную. Это произойдет потому, что в такой момент массы частиц и античастиц будут временно разными, из-за чего формирование одного типа из них будет резко замедленно.

Впоследствии, поле Хиггса вернется на энергетическое «дно» и массы частиц выровняются, однако порожденная его колебаниями асимметрия в числе частиц материи и антиматерии останется навсегда, что мы собственно и наблюдаем сегодня, заключают физики.