Столкновения протонов в известном ускорителе частиц способствовали приближению к пониманию одной из ключевых загадок Вселенной.
Загадочная разница между материей и антиматерией во Вселенной впервые была замечена в ходе наблюдений за столкновениями обычных частиц — протонов, пишет Nature. Уточняется, что их несколько лет подряд сталкивали в Большом адронном коллайдере, и каждый раз тщательно «изучали» разные результаты.
Каждый протон состоит из трех основных квантовых частиц — кварков, однако это лишь его основной «каркас», а на самом деле эти кварки «склеиваются» множеством других частиц — глюонов, и в целом это довольно сложная конструкция. Когда протоны сталкиваются друг с другом с огромной энергией, они не просто разрушаются на части, как конструктор, а вместо этого одни частицы преобразуются в другие, в этом бурном квантовом мире происходят многочисленные превращения. Это можно представить как лобовое столкновение двух одинаковых автомобилей, после которого получается, к примеру, один совершенно другой автомобиль и несколько мотоциклов.
Во время «аварий» протонов разлетаются пары, состоящие из частиц и их «зеркальных отражений» — античастиц, то есть таких же частиц, но с противоположным электрическим зарядом. Кстати, при определенных условиях можно «разбить» и «нематериальную» частицу света — фотон: если он с огромной энергией столкнется с другим, в разные стороны разлетятся электрон и его положительно заряженный «близнец» — позитрон. А если эти электрон и позитрон снова встретятся, они взаимно уничтожатся и вновь образуют фотоны.
Именно это беспокоит космологов: по всей логике, в экстремальных условиях после Большого взрыва должно было возникнуть огромное количество таких пар, а затем они вновь встречались бы со своими полными противоположностями и аннигилировали, оставляя после себя фотоны. Но тогда, согласно этой теории, в настоящем моменте во Вселенной не должно быть ничего осязаемого — лишь сплошной свет и никакого вещества.
Тем не менее, миллиарды галактик состоят именно из вещества, то есть частиц, которые по каким-то причинам не нашли себе «пару» и не аннигилировали. Получается, что каким-то образом во Вселенной образовался избыток именно частиц, из которых состоим мы и весь наш мир. И хотя, например, в космических лучах видно небольшое количество античастиц, это лишь подчеркивает это загадочное неравенство. Ученые пытаются выяснить причины этого явления, и в том числе с этой целью «разбивают» протоны в Большом адронном коллайдере.
В результате многолетних наблюдений они сделали интересное открытие: получающиеся в результате этого частицы и античастицы в дальнейшем снова переформируются и образуют новые комбинации, но, как оказалось, немного по-разному — распад частиц происходит чуть чаще, чем распад античастиц. Для физиков это очень важная подсказка.
Ранее в Калтехе решили одну из самых известных проблем современной физики.
Фото: hi-tech.mail.ru