Антиматерия в Большом адронном коллайдере: фантастический эксперимент
Загадочную разницу между количеством материи и антиматерии во Вселенной впервые удалось обнаружить при наблюдениях за столкновениями самых обычных частиц — протонов, пишет Nature. Сообщается, что их несколько лет подряд сталкивали друг с другом в Большом адронном коллайдере и каждый раз внимательно «рассматривали» разнообразные результаты.
Каждый протон состоит из трех основных квантовых частиц — кварков, но это его основной «каркас», а на самом деле эти кварки «склеивает» друг с другом множество других частиц — глюонов, и в целом это конструкция весьма многосоставная. И когда протоны друг в друга ударяются с огромной силой, то не просто разваливаются на части, как конструктор, а вместо этого одни частицы превращаются в другие, в этом безумном квантовом мире происходят многочисленные преобразования. Это можно вообразить себе как лобовое столкновение двух одинаковых автомобилей, после которого получается, скажем, один совершенно другой автомобиль и несколько мотоциклов.
Так вот, в числе прочего при «авариях» протонов разлетаются пары, состоящие из частиц и их «зеркальных отражений» — античастиц, то есть точно таких же частиц, только с противоположным электрическим зарядом. Кстати, точно так же при определенных условиях можно «разбить», казалось бы, «нематериальную», не имеющую массы частицу света — фотон: если он с чудовищной энергией ударится в другой, в разные стороны разлетятся электрон и его положительно заряженный «близнец» — позитрон. А если эти электрон и позитрон снова столкнуть друг с другом, они взаимно уничтожатся и снова образуют фотоны.
Именно это не дает покоя космологам: по всей логике, в экстремальных условиях после Большого взрыва должно было возникнуть бесчисленное множество таких пар, а потом они снова встречали свои полные противоположности и взаимоуничтожались, то есть оставляли после себя фотоны. Но тогда, по идее, к настоящему моменту во Вселенной вообще не должно быть ничего осязаемого — сплошной свет и никакого вещества.
А меж тем мириады галактик состоят именно из вещества, то есть частиц, которые почему-то не нашли себе «пару» и не аннигилировали. Получается, каким-то образом во Вселенной образовался излишек именно частиц, из которых состоим мы с вами и весь наш мир. И хотя, например, в космических лучах прослеживается мизерное количество античастиц, оно только подчеркивает это загадочное неравенство. Ученые пытаются разобраться в его причинах и в том числе именно с этой целью «разбивают» протоны в Большом адронном коллайдере.
И по итогам многолетних наблюдений они обнаружили интересную вещь: получающиеся от этого частицы и античастицы в дальнейшем снова переформируются и образуют новые комбинации, но, как выяснилось, немного по-разному — распад частиц дает нужное сочетание самую малость чаще, чем распад античастиц. Для физиков это очень важная подсказка.
Ранее в Калтехе решили одну из самых известных проблем современной физики.
