Почему мы существуем? Этот вопрос волнует не только философов, но и физиков. Ответ может крыться в крошечной, но жизненно важной асимметрии между материей и ее загадочным опасным двойником — антиматерией. Новые данные из CERN приближают нас к разгадке этой фундаментальной тайны.
Большой адронный коллайдер в CERN подарил науке долгожданное открытие. Исследователи из эксперимента LHCb обнаружили весомое доказательство того, что барионы — частицы, формирующие ядра атомов и основу всей видимой материи во Вселенной — и их античастицы распадаются по-разному. Этот эффект, известный как нарушение CP-инвариантности, ранее наблюдался в другом классе частиц (мезонах). Теперь он подтвержден и для ключевых кирпичиков материи. Подробно описывает статья в журнале Nature.
Крошечная разница — огромное значение
Команда проанализировала около 80 тыс. событий распада частиц лямбда-b барионов (Λb) и их античастиц, собранных за 7 лет. Они обнаружили небольшую, но статистически значимую разницу в 2,5 % в скорости распада материи и антиматерии. Важно, что результат достиг уровня значимости 5,2 сигма. Это означает, что вероятность случайности составляет всего 1 на 10 млн. «Это доказывает, что барионы и антибарионы не распадаются одинаково», — подчеркивает Сюэтин Ян, физик из CERN.
Это открытие проливает свет на одну из самых глубоких загадок космоса. Теория Большого взрыва предполагала создание равного количества материи и антиматерии. При встрече они взаимоуничтожаются. Если бы баланс был идеальным, Вселенная просто исчезла бы в гигантском взрыве энергии сразу после своего рождения. Но этого не произошло. Что-то привело к крошечному преобладанию материи — буквально одной лишней частицы на миллиард пар. Все, что мы видим сегодня через 13,8 млрд лет после Большого взрыва, — это все «остатки» той победы материи над антиматерией.
Ключ к выживанию барионов
Именно здесь вступает в игру нарушение CP-инвариантности. Оно означает, что фундаментальные законы физики ведут себя несколько иначе с материей и антиматерией. Эта асимметрия могла вызвать то самое крошечное преобладание обычной материи на зародышевом этапе Вселенной, которое позволило ей избежать самоуничтожения.
Вселенная не смогла бы просуществовать и нескольких секунд без нарушения симметрии между материей и антиматерией. Иллюстративное фото: Unsplash
«Асимметрия материи и антиматерии во Вселенной требует нарушения CP-инвариантности в барионах», — объясняет Ян.
Новая физика на горизонте
Исследование нарушения CP в барионах, которое раньше было сложным, теперь открывает новое окно для поиска этих неизвестных явлений. Хотя открытие соответствует Стандартной модели физики частиц, оно одновременно указывает на ее пределы. Физики давно подозревают, что существующего в модели уровня нарушения CP-симметрии недостаточно, чтобы полностью объяснить гигантскую асимметрию во Вселенной.
«Это убедительно свидетельствует, что должна существовать новая физика за пределами Стандартной модели», — считает Ян.
Важно понимать: это открытие — не окончательное решение загадки. Оно не обеспечивает достаточного объяснения нарушения симметрии, чтобы полностью решить проблему материи и антиматерии. Впрочем, открытие является мощным подтверждением ключевого механизма и открывает новое направление для поисков.
Каждый такой шаг расширяет наше понимание фундаментальных законов, которые не только управляют частицами, но и сделали возможным само наше существование в этом удивительном космосе. Поиск источника древней, но решающей асимметрии продолжается.
Ранее мы сообщали о том, как ученым удалось воссоздать условия первых микросекунд после Большого взрыва.
По материалам sciencealert.com
