Распад красивых кварков объясняет асимметрию материи во Вселенной

Загадка материи и антиматерии во Вселенной: новые данные из Большого адронного коллайдера

Одна из наиболее интригующих тайн физики элементарных частиц заключается в том, почему во Вселенной существует явный дисбаланс между материей и антиматерией. На протяжении десятилетий ученые пытались найти объяснение этому феномену, и новые результаты экспериментов, проведенных на Большом адронном коллайдере (БАК), обеспечивают обнадеживающие подсказки.

Современные теории предполагают, что в начале космической эволюции материи и антиматерии должно было быть поровну. Однако наблюдаемая во Вселенной ассиметрия, в которой материя значительно преобладает, ставит под сомнение наше понимание основных физических законов. Это несоответствие критически важно, поскольку если бы материя и антиматерия встречались в равных пропорциях, они бы аннигилировали друг друга, оставив после себя лишь энергию — что исключило бы существование привычного нам мира.

На протяжении нескольких десятилетий исследователи наблюдали распады субатомных частиц, которые нарушают симметрию между материей и антиматерией. Хотя эти распады указывают на незначительный избыток материи, существующие данные недостаточны для объяснения глубокого космологического дисбаланса. Научные группы, работающие с данными БАКа, начали изучать b-кварки, известные также как «красивые» кварки, в надежде найти новые, более убедительные доказательства.

Недавние исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, подчеркивают особую важность обнаруженных распадов. В первых статьях научные группы продемонстрировали, что заряженные мезоны, представляющие собой комбинацию кварков и антикварков, распадаются с различной скоростью, в зависимости от того, является ли кварк или антикварк «красивым». Оказалось, что мезоны с красивым антикварком распадаются быстрее, чем с красивым кварком, что может предоставить объяснение существующей ассиметрии между материей и антиматерией.

Кроме того, второе исследование охватывает распады прелестных барионов — частиц, состоящих из трех кварков, один из которых также должен быть «красивым». Специалисты вновь обнаружили, что скорость распада прелестных барионов зависит от типа вовлеченного кварка, что полностью соответствует предсказаниям Стандартной модели, но не было подтверждено экспериментально до настоящего времени.

Согласно статистическим данным, около 95% массы Вселенной состоят из темной материи и темной энергии, оставляя менее 5% для обычной материи. Это подчеркивает важность исследования как материи, так и антиматерии для полного понимания структуры Вселенной. Более того, согласно современным оценкам, в каждом кубическом сантиметре пространства может находиться до 1000 частиц материи, но антиматерия крайне редка.

Собранные данные из экспериментов на БАКе еще раз подчеркивают значимость дальнейших исследований в области частиц, поскольку понимание того, как и почему происходит данный дисбаланс, может не только углубить наши знания о Вселенной, но и привести к новым технологическим достижениям в области квантовой физики и космологии.

Эти исследования открывают новый взгляд на классические проблемы физики и, возможно, приведут к победе в одной из самых запутанных научных баталий современности — поиске причин преобладания материи над антиматерией.