Нова модель «ковзаючої природності», яка припускає, що на момент утворення нашого Всесвіту існувало безліч Всесвітів, може пояснити загадки асиметрії, меншу, ніж передбачають традиційні моделі, масу бозону Гіґґса та космічну темну матерію.
Цю концепцію запропонували доктор Раффаеле Тіто Д'Аньоло з Французької комісії з альтернативних джерел енергії та атомної енергії та доктор Даніеле Терезі з ЦЕРН в статті, опублікованій в журналі Physical Review Letters.
Бозон, чия назва походить від прізвища фізика Шатьєндраната Бозе, – частинка або квазічастинка з цілим (в т.ч. нульовим) значенням спіну. Всі відомі частики поділяються на бозони і ферміони (які мають напівцілий спін). Хвильова функція бозонів симетрична щодо перестановки частинок, тому вони підпорядковуються статистиці Бозе – Ейнштейна: у одному квантовому стані може перебувати необмежена кількість однакових частинок.
Бозон Гіґґса – це нейтральний спін-нульовий бозон, квант поля Гіґґса (поле, що забезпечує спонтанне порушення симетрії електрослабких взаємодій завдяки порушенню симетрії вакууму), що з необхідністю виникає в Стандартній моделі внаслідок Гіґґсового механізму цього спонтанного порушення електрослабкої симетрії. Він був передбачений британським фізиком-теоретиком Пітером Гіґґсом у 1964 році. Власне, підтвердження існування бозону Гіґґса мало стати підтвердженням існування Гіґґсового механізму.
Про його експериментальне відкриття було заявлено 4 липня 2012 року після аналізу результатів роботи Великого адронного колайдера, і наступного року Гіґґс разом з Франсуа Анґлером отримав Нобеля «за теоретичне відкриття механізму, який допомагає нам розуміти походження маси субатомних частинок й існування якого було доведено виявленням передбаченої елементарної частинки в експериментах ATLAS і CMS на Великому адронному колайдері в ЦЕРН». Визначено, що маса цього бозону Гіґґса становить 125 ГеВ (2,23×10⁻²⁵ кг).
У своїй статті Рафаеле Д’Аньоло та Даніеле Терезі висунули ідею, що в у ранньому Всесвіті були ділянки (всесвіти) з різними масами бозону Гіґґса та різними «рівнями» порушення симетрії зарядової парності (CP-симетрії, для її кількісної оцінки фізики використовують кут): поєднання C-симетрії (симетрія заряду) та P-симетрії (симетрія парності). Вони також враховують різні значення космологічної постійної, яка є числом, яке характеизує Всесвіт як цілість. Тобто вони постулюють, що різні ділянки Всесвіту мають різні значення цих величин, власне цей ландшафт різних значень базових фізичних сталих вони назвали «ковзаюча природність».
З космологічної точки зору, науковці інтерпретують ці «клаптики Всесвіту» як мультивсесвіт і аналізують еволюцію всесвітів, що творять мультивсесвіт. Виявилось, що всесвіти з великими масами Гіґґса і великими кутами сильної CP-симетрії завжди протягом дуже короткого часу (менше 10⁻⁵ с) руйнуються – деякі з них ще до появи будь-якої (крім бозону Ґіґґса) субатомної частинки. Але всесвіти «з малими масами Ґіґґса і дуже малими сильними кутами порушення CP-симетрії доживають до нині». Експериментально спостережувана маса Гіґґса нашого Всесвіту виявилася для нас щасливою, бо уможливила нашому Всесвіту вціліти.
Більш того, нова модель, що включає дві нові частинки на додаток до відомих, передбачених Стандартною моделлю, може також пояснити загадкові властивості симетрії, яка пов'язує кварки в протони та нейтрони, а протони та нейтрони – в атомні ядра.
Хоча квантова хромодинаміка передбачає можливе порушення у сильних взаємодіях фундаментальної симетрії, так званої CP-симетрії, таке порушення не спостерігається в експериментах. Одна з нових частинок моделі може вирішити цю CP-проблему, зробивши сильні взаємодії CP-симетричними.
Ця ж нова гіпотетична частка може пояснити темну матерію, яка, як вважають учені, становить більшу частину матерії у Всесвіті.
Ще не зрозуміло, чи зможе нова модель пояснити «нашу» масу бозона Гіґґса і таким чином «вийти» на CP-симетрію, але наявних експериментальних даних явно недостатньо, щоб робити навіть найменші висновки.
Автори підкреслюють, що їхня модель «вирізняється тим, що є простою, універсальною і вирішує відразу дві начебто не пов'язані між собою загадки. І вона передбачає особливості в даних експериментів, спрямованих на пошук темної матерії або електричного дипольного моменту в нейтроні та інших адронах».
24.01.2022