Вселенная существует по ошибке. И это худшая загадка для науки

Почему существует Вселенная? Что мешает ей быть просто пустотой, где нет абсолютно ничего? Оказывается, само наше существование — это результат древнего и очень странного конфликта, в котором победа одной из сторон до сих пор вызывает у ученых недоумение.

Ответ кроется в противостоянии двух противоположностей: материи и антиматерии. Частицы материи — это всё, из чего мы состоим: электроны, протоны, нейтроны в атомах и молекулах. Они отличаются от частиц антиматерии, у которых противоположный электрический заряд, хотя во многом они похожи.

Проблема в том, что материя и антиматерия терпеть друг друга не могут. Когда они сталкиваются, то взаимоуничтожаются. Этот процесс называется аннигиляцией, и он сопровождается мощнейшим выбросом энергии в виде гамма-лучей. К счастью для нас, антиматерия сегодня встречается крайне редко. Хотя она и сыграла фундаментальную роль в формировании Вселенной, ее почти полное исчезновение — одна из величайших загадок космологии.

Видео от DGL.RU

Антиматерию почти 100 лет назад предсказал физик Поль Дирак в рамках своей работы по квантовой механике, а экспериментально ее существование подтвердили еще в 1930-х годах. Сегодня ученые могут создавать антиматерию в ускорителях частиц, например, в Большом адронном коллайдере.

Но теория Дирака предполагала, что материи и антиматерии во Вселенной должно быть поровну. И вот тут-то и кроется главная загадка. Если их было поровну, то почему сегодня мы видим так мало антиматерии и так много материи, из которой состоят все звезды и галактики? Когда-то ученые даже предполагали, что могут существовать «антигалактики» из «антизвезд», но эта гипотеза не подтвердилась.

Ученые считают, что Вселенная в момент Большого взрыва действительно состояла из материи и антиматерии в пропорции 50 на 50, но почти сразу после этого чаша весов склонилась в пользу материи. Чтобы такое произошло, нужна была крошечная разница, или асимметрия, в поведении материи и антиматерии. Именно она позволила одной из них в итоге одержать победу.

«Эта разница не предсказана теорией, она не понята и уж точно не объяснена, — отмечают исследователи. — Понять эту разницу — вот проблема, которую мы хотим решить. Это и есть проблема асимметрии материи и антиматерии».

По словам самого Дирака, термины «материя» и «антиматерия» — это чистая условность. «Материей» мы называем обычные частицы, а «антиматерией» — античастицы, но могло быть и наоборот. Если бы они не уничтожили друг друга почти полностью, частицы антиматерии могли бы сформировать вселенную из антиатомов и антимолекул. В итоге то, что преобладало, назвали материей, а его противоположность — антиматерией.

Осколки древней битвы

Физики пытаются разгадать эту тайну. Они используют данные, которые получают с ускорителей частиц, ищут следы распада антиматерии в астрономических спектрах и анализируют гравитационные волны. Все это нужно, чтобы понять, почему во Вселенной возник такой огромный и необъяснимый перекос, который и породил всё, что нас окружает.

По некоторым оценкам, изначально частиц материи и антиматерии было в миллиарды раз больше, чем сейчас, прежде чем они почти полностью уничтожили друг друга в первые доли секунды после Большого взрыва. «То, из чего мы сделаны, — это всего лишь остатки», — объясняют ученые.

Еще в 1967 году советский физик Андрей Сахаров предложил возможное объяснение этой асимметрии. Он предположил, что частицы материи и антиматерии не были идеальными противоположностями. В определенных условиях они по-разному реагировали на фундаментальные силы. Это явление известно как «нарушение CP-инвариантности».

Общие принципы этого явления известны, но детали до сих пор остаются загадкой. Ученые говорят, что на столе лежит множество возможных объяснений.

Главная задача сейчас — найти экспериментальные доказательства, которые помогут выбрать верное и наконец понять, почему наша Вселенная вообще существует.

Искусственный интеллект – искусственный пузырь? Экономист бьёт тревогу: крах неизбежен