Почему во Вселенной нет антивещества? Ответ может дать космологический коллайдер
Ученые предполагают, что причина доминирования вещества над антивеществом кроется в сверхтяжелых правосторонних нейтрино. Если инфляционная модель верна, следы существования этих микрочастиц должны были отразиться в крупномасштабной структуре Вселенной.
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) и Университета Цинхуа (КНР) предложили способ решения одной из главных загадок современной физики — барионной асимметрии Вселенной. По их расчетам, наблюдаемое доминирование обычного вещества можно объяснить распадом тяжелых правосторонних нейтрино в первые мгновения жизни Вселенной. Если инфляционная теория верна, то найти следы этих нейтрино можно в неоднородностях распределения галактик и реликтового излучения в космическом пространстве, пишут ученые в Physical Review Letters.
Антивещество — это атомы, зеркально отраженные по электрическому заряду. Например, если атом водорода имеет положительно заряженное ядро и отрицательно заряженный электрон, то атом антиводорода состоит из отрицательно заряженного ядра и положительно заряженного электрона. Существующие физические теории вроде Стандартной модели и общей теории относительности говорят, что антивещества во Вселенной должно быть столько же, сколько и вещества. Подобные симметрии вообще естественны для природы, тогда как нарушения симметрии нужно обосновывать отдельно.
Однако в реальности ученые наблюдают абсолютное доминирование обычного вещества. Из него созданы галактики, звезды, планеты и живые существа, тогда как антивещество никогда не регистрировалось в значимых количествах. Вообще говоря, это хорошая новость для людей. Антивещество при встрече с веществом аннигилирует — то есть, взрывается с максимально возможной мощностью, переводя всю массу в энергию. Если бы Вселенная произвела равное количество вещества и антивещества, то они бы взаимоуничтожили друг друга, наполнив мир чистым излучением вместо галактик, звезд и планет с живыми существами. Но для ученых наблюдаемая асимметрия между веществом и антивеществом — одна из крупнейших проблем, которую нужно решать.
Физики предлагают искать ответ на проблему барионной асимметрии Вселенной в распаде правосторонних (или стерильных) нейтрино. Это гипотетические нейтрино, проекция спина которых совпадает с направлением их движения. Гипотетические — потому что в природе они не встречаются и своими силами их создать невозможно (в отличие от антивещества). Слишком уж много энергии на это придется затратить, даже Большой Адронный коллайдер не справится. Зато в первые мгновения существования Вселенной (порядка 10 в -36 степени секунд) плотность энергии была в 10 триллионов раз выше, чем в БАК, и правосторонние нейтрино должны были появляться в избытке. Их последующий распад мог стать причиной барионной асимметрии Вселенной.
Впрочем, нет нужды проверять эту теорию экспериментально, если можно обратиться напрямую к истории Вселенной с помощью инфляционной модели. Эта модель призвана объяснить видимую однородность Вселенной, которую не может объяснить теория Большого взрыва. Согласно инфляционной модели, Вселенная в первые моменты своей жизни расширялась с колоссальной скоростью (за миллионную долю секунды объем увеличился в 10 в 78 степени раз), и малейшие квантовые флуктуации запечатлелись в наблюдаемой крупномасштабной структуре космоса. А значит, в этой структуре можно найти и отпечатки существования правосторонних нейтрино. Такой подход получил название космологического коллайдера, где роль коллайдера (ускорителя частиц) играет период инфляционного расширения Вселенной.
В этом заключается суть новой работы физиков из США и Китая: они показывают, как именно космос может хранить в себе следы процессов, которые происходили в период инфляционного расширения. По словам Яноу Цуй из Калифорнийского университета, эти сверхтяжелые частицы должны были оставить отчетливые отпечатки своего существования в трехмерной структуре Вселенной, которые можно найти с помощью телескопов уже в ближайшие годы. Тогда одна из главных загадок физики, наконец, будет решена.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии