Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии?

Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии?

Говорят, что все частицы материи имеют симметричную частицу антиматерии. Они аналогичны, но с противоположными зарядами. Столкновение частиц вещества и антивещества приводит к аннигиляции. Так почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии, как так вышло? Сейчас разберемся.

Где все антивещество?

Один из самых важных и сложных вопросов современности – почему все, что мы наблюдаем, состоит лишь из материи, и где все антивещество? На самом деле, если бы материи и антиматерии было одинаковое количество, Вселенная давно бы аннигилировала и просто самоуничтожилась. Наука не стоит на месте и недавно было проведено исследование, результаты которого пролили свет на эту асимметричность.

Впервые понятие антиматерии прозвучало еще в девятнадцатом веке от английского физика Артура Шустера. Уже в двадцатом веке идею подхватил его британский коллега по цеху Поль Дирак и в 1928 году вывел теорию антивещества. Четырьмя годами позже Карл Андерсон, американский физик-испытатель (не путать с американским рестлером) открыл позитроны – положительно заряженные электроны. Они появляются при определенных радиоактивных процессах, как например, распад калия. То есть любое вещество, содержащее калий, с некой периодичностью рождает позитроны. Потом происходит аннигиляция и вспышка света, которая, естественно, на столько мала, что мы не можем заметить ее невооруженным взглядом.

Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии?

Не для кого уже не секрет, что атомы состоят из кварков и лептонов – элементарных частиц. Последние включают в себя электроны, три различных нейтрино, мюоны и тау. Видов кварков также шесть: верхний, нижний, истинный, странный, очарованный и красивый. Не спрашивайте, просто примите это как факт. Это значит, что у каждой из этих частиц есть партнеры в антиматерии с противоположным зарядом.

Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии?

По сути такие частицы должны быть идентичны частицам вещества, однако это не совсем так. Не всегда так. Простой пример – мезоны, состоящие из кварков и антикварков. Казалось бы, они должны просто аннигилировать, но мезон может обратиться антимезоном и обратно. В таком интересном событии кварки также становятся антикварками и наоборот.

Но чаще всего такой процесс возможен лишь в одну сторону – антивещество становится веществом. Вот поэтому во Вселенной больше материи, чем антиматерии. И со временем это соотношение лишь увеличивает свой разрыв.

Очарование асимметрии

Подобная асимметрия найдена лишь в странных и красивых кварках. Это на самом деле очень важное открытие, которое помогло предположить о существовании шести видов кварков еще в далеком 1964. Хотя на то время физики считали, что их всего три. И лишь в начале нашего века была открыта асимметрия красивых кварков, что только подтвердило наличие всех шести видов. За оба этих открытия были получены Нобелевские премии.

Как же все это работает? Красивый и странный кварки отрицательно заряжены. Кварк, несущий в себе положительный заряд – очарованный. Именно он и должен стать катализатором асимметрии материи и антиматерии во Вселенной, в теории, конечно же.

Еще больше приоткрыть завесу тайны помог БАК. Именно там ученые впервые обнаружили асимметрию мезонов, состоящих из очарованных частиц. D-мезоны сталкивали между собой на ускорителе и наблюдали за рождением очарованных частиц. В условиях эксперимента вероятность того, что это лишь случайное отклонение от нормы, ничтожно мала, примерно 50 на 1 000 000 000.

Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии?

Что же получается, если это не тот же процесс, что в случае странного и красивого кварков, значит есть еще как минимум один, а может и больше, источников асимметрии материи и антиматерии во Вселенной. И это на самом деле очень важно, потому что такое малое количество известных механизмов сего процесса все равно не объясняет наличие такой огромной разницы в глобальных масштабах. Понятно, что одного такого открытия для ответа на вопрос будет мало, но все же это значительная часть пазла, которая поможет собрать его быстрее. А чем дальше продвигаются физики, тем больше им хочется продолжать, поэтому новые открытия тоже не заставят себя долго ждать. Очарование асимметрии касается не только кварков.

Следующие шаги

И что дальше? Каковы следующие шаги в изучении вопроса: Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии? Так как открытие еще совсем свежее и пока не до конца понятое, его нужно правильно объяснить. А это означает появление новых теорий, исследований, тестирований и прочего, которые уже начали свою работу.

Данный эксперимент, проведенный на Большом адронном коллайдере, тоже будет совершенствоваться, чтобы улучшить точность измерений. В скором времени его должны объединить с японским экспериментов Bell II, который вот-вот запустится.

Антивещество также изучается и в других исследования. Не только антикварки, но даже антиатомы создаются на замедлителе ЦЕРН уже сейчас. И даже в космосе на МКС проводятся эксперименты, направленные на нахождение космической антиматерии. Также некоторые исследования планируется направить в сторону нахождения асимметрии матери-антиматерии в нейтрино.

Ответить на вопрос, заданный в заголовке данной статьи, полностью мы пока не можем. Но крайнее открытие значительно продвинуло человечество вперед. В конце концов, мы живем в эру высоких технологий, позволяющий проводить особо точные измерения и эксперименты, которые в конечном итоге обязательно принесут результаты. Возможно, когда-нибудь ученые смогут ответить нам, почему мы находимся здесь, как мы появились, и где все остальные.