Взаємодія бозонів і антибозонів Гіґґса у ранньому Всесвіті могла спричинити асиметрію матерії і антиматерії, а також пролити світло на походження темної матерії.
Відкриття бозона Гіґґса у 2012 році (до речі, автори експерименту є основними претендентами на здобуття Нобелівської премії з фізики, чиїх лауреатів оголосять 8 жовтня) може дати відповідь на одну з найбільших загадок космології: чому матерії у Всесвіті більше, ніж антиматерії? Двоє фізиків стверджують, що причиною цього, а також густини загадкової темної матерії, що становить близько п’ять шостих усієї речовини у Всесвіті, є взаємодія бозонів Гіґґса у ранньому Всесвіті.
У статті, прийнятій до публікації журналом Physical Review Letters, фізики Шон Талін з Мічиганського університету та Жеральдін Сервант з Каталонського інституту передових досліджень у Барселоні стверджують, що у ранньому Всесвіті існувала асиметрія між бозонами Гіґґса та їх античастинками – антибозонами Гіґґса. «Ми розглядаємо бозон Гіґґса як «ключового гравця» у ранньому Всесвіті, тим часом як у інших теорія він фігурує лише як субпродукт», - стверджує Талін.
На разі вважається, що бозон Гіґґса у природі не має античастинки, однак Стандартна модель допускає, що така античастинка могла існувати у ранньому Всесвіті. Основна ідея Таліна та Сервант полягає у тому, що на початках існування Всесвіту виникла диспропорція між цими частинками. При цьому, оскільки бозон Гіґґса взаємодіє лише з матерією, дисбаланс між "Гіґґсом" і "анти-Гіґґсом" призвів до асиметрії матерії й антиматерії в цілому.
Вчені назвали цей процес «гіґґсогенезисом», що перефразовує термін «баріогенезис», під яким розуміють процес породження баріонів (елементарних частинок з напівцілим спіном, до яких відносять, зокрема, протони та нейтрони), що спричинив до більшої кількості баріонів, ніж антибаріонів.
Крім того, Талін і Сервант показують, що, якби "Гіґґс" також взаємодіяв з темною матерією, наприклад породжуючи її частки в процесі свого розпаду, то це спричинило якраз таке співвідношення темної матерії до видимої, яке існує у Всесвіті нині. Сервант стверджує, що за наслідками цієї взаємодії можна піддати суворому тесту теорію темної матерії, яку експериментально досі не вдавалося виявити. Теоретично, під час розпаду бозон Гіґґса, серед іншого, перетворюється й на частинки темної матерії. Однак цей процес ще достатньо не вивчений, тому вчені не можуть з певністю сказати, чи так дійсно відбувається у природі. Пролити світло на цю загадку можуть майбутні експерименти на Великому адронному колайдері.
«Гіґґсогенезис», до речі, досліджує і інша група вчених. У липні цього року фізик-теоретик Саша Девідсон з Ліонського університету (Франція) та її колеги завантажили на сервер arXiv статтю, яка присвячена причинам можливої диспропорції між "Гіґґсом" і "анти-Гіґґсом" у ранньому Всесвіті. Вчені дійшли висновку, що асиметрія між матерією та антиматерією випливає із відносно простої теорії, що включає всі елементарні частини – «члени» Стандартної моделі та три додаткові частинки, до яких належать два типи бозонів Гіггса та одна таємнича, «невидима» частинка, яка нагадує "Гіґґс".
Як прокоментував висновки Таліна і Сервант Манодж Каплінгава, фізик-теоретик з Університету Каліфонії у Ірвіні, основною їх перевагою є простота. «Ми знаємо, що існує бозон Гіґґса. Ми також знаємо, що існує і темна матерія, а матерії у Всесвіті більш, ніж антиматерії. Залишилося зв’язати ці три факти докупи. Власне, дослідження Шона Таліна та Жеральдін Сервант є найпростішим способом, як це зробити».
05.10.2013