Барионную асимметрию объяснили двойником бозона Хиггса
Рождение бозона Хиггса в столкновении протонов на LHCВизуализация: CERN
Группа физиков из Испании, Португалии и Франции предложила новый механизм появления барионной асимметрии Вселенной. Ученые показали, что избыток обычной материи по сравнению с антивеществом мог образоваться в результате наличия у бозонов Хиггса частиц-двойников. Подробности со ссылкой на статью исследователей для журнала Physical Review Letters (также доступна в виде препринта) приводит Nature News.
В своей теории ученые опираются на предположение о том, что бозон Хиггса на самом деле не единственный. Это не противоречит экспериментальным данным, из которых следует существование как минимум одной подобной частицы: другие физики достаточно давно разрабатывают теории, где кванты хиггсовского поля могут быть разными. В новой модели предполагается, что хиггсовские частицы после Большого Взрыва возникли двух разных типов, причем одних оказалось больше, чем других. Когда начался этап формирования барионов (к ним относят протоны, нейтроны и все прочие трехкварковые частицы), это привело к тому, что обычных барионов оказалось больше, чем их античастиц.
Для процесса появления барионов, составных частиц, сначала должно было произойти разделение электромагнитного, сильного и слабого взаимодействия. В горячей и плотной ранней Вселенной эти три поля были неотличимы друг от друга и именно бозон Хиггса сыграл в их разделении ключевую роль. Из-за своей способности взаимодействовать с квантами слабого поля (W- и Z-бозоны) и кварками бозон Хиггса придал этим частицам массу, в то время как фотон, квант электромагнитного поля, остался с нулевой массой. Массивные кванты, в свою очередь, не могли передавать взаимодействие на неограниченное расстояние, ограничив действие слабого поля масштабом элементарных частиц.
Так как разные бозоны Хиггса по-разному влияли на процесс разделения полей, результат их воздействия тоже мог отличаться. Исследователи подчеркивают, что асимметрия барионной материи может быть естественным следствием асимметрии бозонов Хиггса, но их предложение не является единственным возможным объяснением. Причины барионной асимметрии до сих пор не установлены, однако ряд теорий предполагает либо асимметрию в некоторых реакциях (определенные процессы взаимодействия частиц более вероятны, чем другие), либо даже неравномерное распределение обычной материи и антивещества во Вселенной. Последняя гипотеза, предполагающая наличие больших и заполненных антивеществом участков, впрочем, рассматривается как маловероятная из-за отсутствия экспериментальных данных в ее пользу.
