Чи може рішення проблеми «Матерія-Антиматерія» таїтися в бозон Хіггса?


На даній ілюстрації два протона стикаються з величезною силою, виробляючи бозон Хіггса, який миттєво розпадається з виділенням двох тау-частинок. Інша ж частина енергії від зіткнення вихлюпується назовні у вигляді двох струменів. Розмір кута між цими струменями допомагає визначити, сформувався чи бозон Хіггса. Про це прийнято судити по його участі в зміні співвідношення зарядів, яке говорить про те, що природа взаємодії частинки і її протилежно зарядженої античастинки різняться.

Сьогодні зростає ажіотаж навколо другого триріччя роботи Великого адронного коллайдера. Фізики активно планують експерименти, які стануть можливими після того, як прискорювач частинок почне зіштовхувати частки між собою з рекордною енергією. Очікується, що це відбудеться вже в 2015 році.

Один з цих експериментів широко обговорювалося в новій доповіді, опублікованій в журналі «Physical Review D». Його метою варто відповідь на питання: чому у Всесвіті переважає матерія, а не антиречовину. І це одна з найактуальніших загадок сучасної фізики.

Який же буде предмет вивчення? Ймовірно, ним стане сумно відомий бозон Хіггса, на якому, можливо, лежить частина відповідальності за асиметрію матерії і антиматерії в нашому Всесвіті.

Коли під час Великого Вибуху виник Всесвіт, що сталося близько 13,75 мільярдів років тому, кількість сформованих частинок матерії і антиматерії повинне було бути приблизно рівним. А як відомо, під час зустрічі речовини і антиречовини відбувається з повне знищення. Звідси висновок: якщо кількість сформованих частинок було рівним, то у Всесвіті не повинно було залишитися ні матерії ні антиматерії. Замість цього, Всесвіт залишилася б енергетичним бульйоном, де не може сформуватися ні речовина, ні антиречовину.

Але, як ми бачимо навколо себе, скрізь можна виявити крихітні частинки антиматерії. Хоча Веселенная майже повністю заповнена темною матерією. Звідси питання: з чим пов’язано переважання матерії?

З моменту відкриття бозона Хіггса фізики вивчали його характеристики в Великому андронному колайдері. Коли прискорювач часток зіштовхує протони всередині своїх детекторів, створюються кілька одиночних бозонів Хіггса. Але вони не можуть тривалий час існувати в ізоляції. Вони швидко ламаються і відбувається їх розпад на інші субатомні частинки і енергію.

Сам бозон Хіггса не можна побачити безпосередньо в Великому андронному колайдері. Про його присутності можна судити тільки по залишковим хиггсовских часткам розпаду.

Після мільярдів і мільярдів зіткнень, в кінці кінців, був зареєстрований досить сильний сигнал, на основі якого в 2012 році вчені змогли урочисто повідомити про історичне відкриття бозона Хіггса. Це було важливо не тільки тому, що спостереження підтвердили сама наявність бозона (що передбачалося ще в 1960-і роки), але тому що бозон пояснив частина Стандартної Моделі Хіггса з теоретичної енергією.

Поки область Хіггса тісно пов’язується з матерією, а фізики намагаються розібратися з питанням про те, чи може Хіггс бути основним фактором дисбалансу матерії і антиматерії. Особлива увага приділяється явищу, відомому як порушення співвідношення зарядів.

Пошук порушення інваріантності співвідношення розрядів в Великому андронному колайдері пов’язаний з великими труднощами. Саме таку заяву зробив Метт Долан, науковий співробітник відділу SLAC Національної прискорювальної лабораторії енергетики в Стенфордському університеті, штат Каліфорнія. «Ми тільки починаємо спостерігати властивості бозона Хіггса. Тому кожен експеримент повинен бути ретельно опрацьовано. Тільки так ми покращимо розуміння того, як Хіггса поводиться в різних умовах ».

Ссылка на основную публикацию