Физики объяснили происхождение антиматерии

Ученые попытались объяснить, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии. Во всем «виновата» частица Х и ее античастица. Когда они распадаются, рисунок распада объясняет наблюдаемый во Вселенной «перекос» в сторону материи. Также становится понятна природа темной материи. Работа ученых опубликована в журнале Physical Review Letters, а коротко о ней пишет портал Physics World.

Частицы антиматерии отличаются от частиц «обычной» материи знаком электрического заряда, и при взаимодействии два типа этих частиц взаимно уничтожаются. Во Вселенной материи намного больше, чем антиматерии, и этот факт до сих пор не получил удовлетворительного объяснения. Темной материей называют пока не обнаруженную экспериментально субстанцию, которая не участвует в электромагнитном взаимодействии, но при этом участвует в гравитационном. Считается, что на ее долю приходится около 23 процентов всей массы во Вселенной.

Предложенная авторами новой работы частица X имеет массу около 1 тыс. гигаэлектронвольт (это примерно в 1 тыс. раз больше массы протона) и может распадаться на нейтрон или на «скрытые» частицы (то есть частицы, относящиеся к темной материи), названные Y и Ф (фи), каждая массой около 2-3 гигаэлектронвольт. Античастица анти-X, соответственно, может превращаться в нейтрон или анти-Y и анти-Ф.

В соответствии с принципом нарушения CP-инвариантности, частицы с большей вероятностью распадаются на материальные частицы, а не на антиматериальные частицы. Соответственно, частица X трансформируется в нейтрон чаще, чем анти-X - в антинейтрон. При этом анти-X чаще распадается на анти-Y и анти-Ф, чем на Y и Ф. В молодой Вселенной произошло взаимоуничтожение практически всех возможных пар частиц и античастиц, но среди оставшихся «скрытых» античастиц было больше, чем частиц «обычной» материи (соответственно, в видимой Вселенной античастиц почти не осталось).

Авторы предположили, что частицы анти-Y и анти-Ф не аннигилируют друг с другом, но зато они способны стимулировать распад протонов — процесс, запрещенный в рамках Стандартной модели (наиболее общепринятой на сегодня теории, объясняющей фундаментальные физические взаимодействия). Протон, согласно положениям новой гипотезы, превращается в каон (К-мезон), и при этом частица анти-Y превращается в Ф. Каоны можно зарегистрировать при помощи специальных детекторов, а, значит, новая модель может быть проверена экспериментально.

Коллеги авторов сдержанно отнеслись к их работе: хотя некоторые физики назвали новую модель «интересной». Они отметили, что к настоящему времени было предложено еще как минимум три модели, которые связывают темную материю с «нехваткой» во Вселенной антиматерии.

• Теги:
• физика