Проблема асимметрии материи-антиматерии

Большой взрыв должен был создать равное количество материи и антиматерии в ранней Вселенной. Но сегодня все, что мы видим из самых маленьких форм жизни на Земле, к самым крупным звездным объектам, почти целиком из материи. Сравнительно, не существует большого количества антиматерии. Что-то должно было случиться, чтобы опрокинуть равновесие. Одна из самых больших проблем в физике - выяснить, что случилось с антиматерией, или почему мы видим асимметрию между веществом и антиматерией.

Частицы антивещества имеют ту же массу, что и их материальные аналоги, но такие качества, как электрический заряд, противоположны. Позитивно заряженный позитрон, например, является античастицей отрицательно заряженного электрона.

Материя и частицы антивещества всегда производятся в виде пары и, если они вступают в контакт, аннигилируют друг друга, оставляя чистую энергию. Во время первых долей секунды Большого Взрыва горячая и плотная вселенная жужжала парами частиц и античастиц, появляющимися и выходящими из жизни. Если материя и антиматерия создаются и уничтожаются вместе, кажется, что вселенная не должна содержать ничего, кроме оставшейся энергии.

Тем не менее, небольшая часть материи - около одной частицы на миллиард - сумела выжить. Это то, что мы видим сегодня. В последние несколько десятилетий эксперименты по физике частиц показали, что законы природы не относятся в равной мере к материи и антиматерии. Физики стремятся выяснить причины. Исследователи наблюдали спонтанные превращения между частицами и их античастицами, происходящими миллионы раз в секунду до их распада. Некоторое неизвестное существо, вмешавшееся в этот процесс в ранней Вселенной, могло заставить эти «осциллирующие» частицы распадаться как материя чаще, чем они распадались как антиматерия.

Рассмотрим монету, вращающуюся на столе. Он может приземляться на голову или хвосты, но его нельзя определить как «головы» или «хвосты», пока он не перестанет вращаться и падает в сторону. Монета имеет 50-50 шансов приземлиться на голову или хвост, так что,если достаточно монетки вращаются точно так же, половина должна приземлиться на головы, а другая половина на хвосты. Точно так же половина осциллирующих частиц в ранней Вселенной должна была разлагаться как материя, а другая половина - как антиматерия.

Однако, если особый вид мрамора прокатился по столу вращающихся монет и заставил каждую монету попасть на землю на голову, это нарушило бы всю систему. Было бы больше голов, чем хвостов. Точно так же какой-то неизвестный механизм мог бы помешать осциллирующим частицам вызвать небольшое их распад как материю. Физики могут найти намеки относительно того, каким может быть этот процесс, изучая тонкие различия в поведении частиц материи и антивещества, созданных при столкновениях протонов высокой энергии. Изучение этого дисбаланса может помочь ученым нарисовать более ясную картину того, почему наша Вселенная заполнена материей.

Источник https://home.cern/topics/antimatter/matter-antimat...