Как земной коллайдер помогает проникнуть в тайны Вселенной
Почему материи во Вселенной больше, чем антиматерии? Ответ на этот вопрос до конца неизвестен, но, кажется, физики на Большом адронном коллайдере теперь знают, в каком направлении его искать
Что произошло в самые первые мгновения после того, как возникла Вселенная? Пока что физики не могут ответить на этот вопрос, потому что для моделирования процессов с такими энергиями и на таких временных масштабах необходимы гораздо более мощные установки, чем Большой адронный коллайдер. Однако, при помощи БАК исследователям уже удалось пролить свет на множество загадок природы.
Например, в одной из недавних работ физикам на коллайдере удалось измерить разницу в массах между двумя частицами с рекордной точностью. Это позволит нам узнать гораздо больше о том, как произошла Вселенная. Стандартная модель физики элементарных частиц описывает фундаментальные частицы, из которых состоит Вселенная, и силы, действующие на них.
К элементарным частицам относятся кварки, которых всего шесть — верхний, нижний, странный, очарованый, прелестный и истинный. Точно так же существует шесть лептонов, среди которых электрон, его более тяжелый кузен мюон, и еще более тяжелый таон, каждый из которых имеет ассоциированное нейтрино. У всех кварков и лептонов также существуют античастицы, которые во всем повторяют своих собратьев, кроме знака заряда.
Стандартная модель экспериментально проверена с невероятной точностью, но имеет ряд существенных недостатков. 13,8 миллиарда лет назад Вселенная была создана в результате Большого взрыва. Теория предполагает, что это событие должно было произвести равное количество вещества и антивещества. Однако сегодня Вселенная почти полностью состоит из обычной материи. Это называется барионной асимметрией, и до сих пор это явление не нашло полного объяснения.
Чтобы ответить на этот вопрос, физики исследуют на БАК процессы превращения материи в антиматерию и обратно. Такое явление было замечено, например, у мезонов — частиц, состоящих из пары кварк-антикварк. За короткий промежуток времени каждая частица в составе мезона может превращаться в своего «анти-кузена». Но до сих пор детали такого превращения были неясными, пока ученым на БАК не удалось измерить разницу в массах между частицами, входящими в состав мезона и антимезона.
Но почему это так важно? Открытие позволяет понять, почему во Вселенной возникло меньше антиматерии, чем материи. Для этого физикам нужно больше узнать о в процессе нарушения CP-инвариантности, благодаря которому наблюдаются различия в процессах превращения материи в антиматерию и обратно. Уже было показано, что некоторые нестабильные частицы распадаются не так, как соответствующие им частицы антиматерии. Это, возможно, способствовало изобилию материи во Вселенной.
По материалам The Conversation.
