Когда два нейтрона сталкиваются на околосветовой скорости, они распадаются на целый каскад частиц — от протонов и электронов до нейтрино и более экзотических объектов. Точный состав такого «фейерверка» предсказать невозможно, однако известно одно: суммарный электрический заряд останется нулевым. Это следствие фундаментального принципа сохранения заряда — поскольку исходные нейтроны не имели заряда, итоговое множество частиц должно сохранять этот баланс.
Электрический заряд — лишь одна из ключевых симметрий, управляющих микромиром. Существуют также симметрии отражения (P), изменения заряда (C) и обращения времени (T), которые могут объединяться в комбинированные CP-, PT- и CPT-симметрии. В идеальном случае они требуют зеркального равенства материи и антиматерии. Любое создание электрона с отрицательным зарядом должно сопровождаться рождением позитрона. Но именно здесь и кроется парадокс: Вселенная заполнена материей, при том что Стандартная космологическая модель утверждает — материя и антиматерия появились в равных количествах сразу после Большого взрыва.
Одним из путей решения этой проблемы может быть нарушение определённых симметрий при распаде частиц. CPT-симметрия, являющаяся фундаментальной, должна сохраняться — её нарушение разрушило бы основы теории относительности. Но слабое взаимодействие уже демонстрирует нарушение CP-симметрии, а теоретики ищут дополнительные механизмы, которые могли бы привести к избытку материи.
В последней работе исследователи анализируют расширенные симметрии — Печчеи–Куинна (PQ), связанную с гипотетическими аксионами, и барионного минус лептонного числа (BL). Эти симметрии допускают существование солитонных узлов — устойчивых конфигураций полей, которые действуют как псевдочастицы. По расчётам, такие узлы могли бы распадаться асимметрично, производя больше частиц материи, чем антиматерии, причём возникнуть они могли ещё в первые моменты существования Вселенной. Более того, их присутствие оставило бы слабый гравитационный след, который когда-нибудь могут уловить будущие гравитационно-волновые обсерватории.
Хотя работа не даёт окончательного ответа, она предлагает оригинальный механизм, который может приблизить физиков к разгадке происхождения доминирования материи во Вселенной. Пишет источник.
Читайте также: