Двама теоретици предлагат нова теория, която обяснява както изненадващо малката маса на Хигс бозона, така и озадачаващите свойства на симетрия на силното взаимодействие.
Стандартният модел на физиката на елементарните частици е изключително успешен, предоставяйки експериментални прогнози, които точно описват повечето от частиците и фундаменталните сили на нашата Вселена. Но моделът има някои крещящи дупки. Той не съдържа жизнеспособни частици тъмна материя, липсва му обяснение за ускоряващото се разширяване на Вселената и предсказва маса на Хигс бозон, която е поне тройна от измерената в експериментите.
Откриването на бозона на Хигс е забележително в историята на физиката. То обяснява нещо фундаментално: как елементарните частици, получават своите маси (тези, които имат маса). Но също така отбелязва нещо не по-малко фундаментално: началото на ерата на подробното измерване на свойствата на частиците и откриването на това, което те биха могли да разкрият за природата на Вселената.
Едно такова свойство е масата на Хигс бозона, която със своите 125 GeV е изненадващо малка. Изложени са много теории за обяснение на тази малка маса, но нито една досега не е потвърдена с данни. В статия, наскоро публикувана във Physical Review Letters, Рафаеле Тито Д'Аньоло (Raffaele Tito D'Agnolo) от Френската комисия за алтернативни енергии и атомна енергия (CEA) и Даниеле Терези (Daniele Teresi) от ЦЕРН предлагат нова теория, която да обясни както лекотата на бозона на Хигс, така и друга загадка на фундаменталната физика.
Ето каква е идеята на двамата физици. В ранните си моменти Вселената е съвкупност от много вселени, всяка с различна стойност на масата на Хигс, а в някои от тези вселени бозонът на Хигс е лек. В този модел на мултивселената вселените с тежък Хигс бозон колапсират за много кратко време, докато вселените с лек Хигс бозон оцеляват при този колапс. Нашата съвременна вселена би била една от тези оцелели вселени с лек бозон на Хигс.
Нещо повече, моделът, който включва две нови частици в допълнение към известните частици, предвидени от Стандартния модел, може също да обясни озадачаващите свойства на симетрия на силното взаимодействие, която свързва кварките заедно в протони и неутрони, а протоните и неутроните в атомни ядра.
Въпреки че теорията за силното взаимодействие, известна като квантова хромодинамика, предсказва възможен срив в силните взаимодействия на фундаментална симетрия, наречена CP симетрия, такова разпадане не се наблюдава в експериментите. Една от новите частици в модела на Д'Аньоло и Терези може да реши този така наречен силен CP проблем, правейки силните взаимодействия CP симетрични. Освен това същата нова частица може да обясни и тъмната материя, за която се смята, че съставлява по-голямата част от материята във Вселената.
|
Очевидно, CP-симетрията също трябва да се нарушава – живеем в свят, доминиран от материя (в противен случай щяхме да наблюдаваме изобилие от гама-лъчи от анихилацията на галактики антиматерия и материята). Но изглежда антиматерията във Вселената липсва – излиза, че материята и антиматерията не са симетрични. |
Макар, че поотделно C (симетрия на зарядите) и P (огледална симетрия) – симетриите да се нарушават, заедно CP-трансформацията превръща частиците в античастици, т.е. установява се симетрията между материя и антиматерия.
Лявоориентираната Вселена е еквивалентна на дясноориентираната АнтиВселена. |
Илюстрация на CP симетрия:Няма, разбира се, окончателно решение дали новият модел или някой от многото други модели, които са били предложени да обяснят масата на Хигс бозона или силния CP проблем, е валиден.
„Всеки модел идва с предимства и ограничения“, коментира Терези. „Нашият модел се откроява, защото е прост, общ и решава едновременно тези две на пръв поглед несвързани проблема. И предсказва отличителни черти в данните от експерименти, които имат за цел да търсят тъмна материя или електрически диполен момент в неутрона и други адрони.
Справка: “Sliding Naturalness: New Solution to the Strong-CP and Electroweak-Hierarchy Problems” by Raffaele Tito D’Agnolo and Daniele Teresi, 12 January 2022, Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.021803
Източник:
A Crunching Multiverse To Solve Two Fundamental Physics Puzzles at Once
ANA LOPES, CERN
