
2,45% разницы, которые спасли Вселенную от полного уничтожения
Вот интересно, почему мы до сих пор существуем? Мы — это Вселенная и все, чем она наполнена. Ведь согласно законам физики, при Большом взрыве материя и антиматерия появились в равном количестве. Следовательно, они должны были уничтожить друг друга целиком и полностью, не оставив вообще ничего. Но раз я пишу эти строки, значит, что-то пошло не так.
Эта загадка десятилетиями ставила физиков всего мира в тупик, и вот теперь она наконец-то начала мало-помалу раскрываться. И ключом к разгадке стали невидимые глазу процессы, происходящие в недрах Большого адронного коллайдера.
После Большого взрыва во Вселенной появилось равное количество материи и антиматерии. Антиматерия — это «зеркало» обычной материи: ее частицы имеют те же свойства, но противоположный заряд.

Материя и антиматерия уничтожают друг друга при встрече
Представьте, что у каждой песчинки в пустыне есть ее антиблизнец. Когда они сталкиваются, происходит аннигиляция — взрыв энергии, стирающий обе частицы. Если бы все было симметрично, Вселенная превратилась бы в пустоту. Но мы здесь — значит, баланс нарушен.
Физики десятилетиями ломали голову: куда исчезла антиматерия? Ответ искали в крошечных различиях между частицами и их «антиверсиями». Первые подсказки появились в 1964 году, когда обнаружили, что K2-мезоны (частицы, состоящие из кварков — «кирпичиков» материи) иногда распадаются несимметрично.
Новое открытие нарушало принцип CP-инвариантности: законы физики не меняются, если частицы заменить на античастицы (C-симметрия) и отразить их в зеркале (P-симметрия). Например, если в зеркальной Вселенной электрон станет позитроном (его античастицей), законы физики должны остаться прежними. Однако эксперимент показал, что порой природа может и сжульничать.
Но этого было мало, чтобы объяснить, почему материя победила. Нарушения CP-симметрии у мезонов происходили слишком редко — лишь в 0,2% случаев. Физики понимали: чтобы Вселенная наполнилась звездами и галактиками, нужны более масштабные отклонения. И они начали охоту за асимметрией в других частицах.
CP-нарушения нашли у мезонов, но не у барионов — «тяжелых» частиц вроде протонов и нейтронов, из которых состоит все вокруг. Это как если бы детектив нашел улики в саду, но пропустил главного преступника в доме. Чтобы раскрыть тайну антиматерии, нужно было доказать, что барионы тоже распадаются несимметрично.
Эксперимент LHCb на Большом адронном коллайдере (БАК) сосредоточился на прелестных лямбда-барионах (Λb) и их античастицах. Эти частицы дороже алмазов для физиков: они рождаются при столкновениях протонов в БАК, живут доли секунды, а затем распадаются на другие частицы. Как раз распад ученых и интересовал. Ведь если CP-симметрия работает, процессы должны быть идентичны.

Большой адронный коллайдер. Фрагмент LHC
В итоге анализу подверглось 80 000 распадов, и оказалось, что Λb и анти-Λb ведут себя по-разному. Разница была всего 2,45%, но даже ее хватило, чтобы физики заговорили о научном прорыве.
Тут следует пояснить. Это для нас, если монета подбрасывается 80 000 раз и орел выпадает на 2,45% чаще решки, отличие ничтожное. Но в мире квантовых законов эта разница представляет собой огромный дисбаланс.
— физик Винченцо Ваннони из команды LHCb.
Результаты исследования достигли уровня 5,2σ (сигма), что является золотым стандартом в современной физике. Данная цифра означает, что вероятность ошибки исследователей крайне ничтожна, меньше 0,00006%. Поэтому можно сказать с полной уверенностью: теперь у ученых есть железное доказательство, что CP-нарушения существуют не только у мезонов, но и у барионов. Это приближает нас к разгадке, почему после Большого взрыва осталась лишняя материя.

Иллюстрация того, как образуются частицы и античастицы Λb и как они распадаются до того, как их обнаружат в LHCb
Но действующая модель физики, которая описывает частицы и их взаимодействия, все еще не в силах объяснить масштаб дисбаланса. По старой методике, даже если учесть новые данные, асимметрии во Вселенной должно быть в миллиарды раз меньше, чем нужно, чтобы галактики сформировались.
Поэтому исследователи подозревают, что за всем этим стоят неизвестные силы Вселенной, может быть, частицы, которые пока не открыты. Например, темная материя или новые виды кварков.
Ученые признаются: чем больше они находят систем с нарушением симметрии, тем яснее становится — нужна другая, новая физика. Эта во многих местах кардинально устарела.
С другой стороны, от масштабов открытия действительно перехватывает дыхание. Если проводить аналогию: физики собрали 100 пазлов и вдруг поняли, что лишь часть одной огромной картины, которой нет в коробке.
Это открытие лишь начало. Почему асимметрия такая маленькая? Какие таинственные процессы подарили нам шанс на существование? Ответы могут скрываться в данных будущих экспериментов на БАК. Уже сейчас физики готовятся к новым запускам коллайдера, где энергии столкновений будут еще выше, а детекторы — точнее.
Исследование представлено на arxiv.org 21 марта 2025 года.
Эта загадка десятилетиями ставила физиков всего мира в тупик, и вот теперь она наконец-то начала мало-помалу раскрываться. И ключом к разгадке стали невидимые глазу процессы, происходящие в недрах Большого адронного коллайдера.
Этой загадки вообще не должно было быть
После Большого взрыва во Вселенной появилось равное количество материи и антиматерии. Антиматерия — это «зеркало» обычной материи: ее частицы имеют те же свойства, но противоположный заряд.

Материя и антиматерия уничтожают друг друга при встрече
Представьте, что у каждой песчинки в пустыне есть ее антиблизнец. Когда они сталкиваются, происходит аннигиляция — взрыв энергии, стирающий обе частицы. Если бы все было симметрично, Вселенная превратилась бы в пустоту. Но мы здесь — значит, баланс нарушен.
Физики десятилетиями ломали голову: куда исчезла антиматерия? Ответ искали в крошечных различиях между частицами и их «антиверсиями». Первые подсказки появились в 1964 году, когда обнаружили, что K2-мезоны (частицы, состоящие из кварков — «кирпичиков» материи) иногда распадаются несимметрично.
Новое открытие нарушало принцип CP-инвариантности: законы физики не меняются, если частицы заменить на античастицы (C-симметрия) и отразить их в зеркале (P-симметрия). Например, если в зеркальной Вселенной электрон станет позитроном (его античастицей), законы физики должны остаться прежними. Однако эксперимент показал, что порой природа может и сжульничать.
Но этого было мало, чтобы объяснить, почему материя победила. Нарушения CP-симметрии у мезонов происходили слишком редко — лишь в 0,2% случаев. Физики понимали: чтобы Вселенная наполнилась звездами и галактиками, нужны более масштабные отклонения. И они начали охоту за асимметрией в других частицах.
Охота за невидимой асимметрией
CP-нарушения нашли у мезонов, но не у барионов — «тяжелых» частиц вроде протонов и нейтронов, из которых состоит все вокруг. Это как если бы детектив нашел улики в саду, но пропустил главного преступника в доме. Чтобы раскрыть тайну антиматерии, нужно было доказать, что барионы тоже распадаются несимметрично.
Эксперимент LHCb на Большом адронном коллайдере (БАК) сосредоточился на прелестных лямбда-барионах (Λb) и их античастицах. Эти частицы дороже алмазов для физиков: они рождаются при столкновениях протонов в БАК, живут доли секунды, а затем распадаются на другие частицы. Как раз распад ученых и интересовал. Ведь если CP-симметрия работает, процессы должны быть идентичны.

Большой адронный коллайдер. Фрагмент LHC
В итоге анализу подверглось 80 000 распадов, и оказалось, что Λb и анти-Λb ведут себя по-разному. Разница была всего 2,45%, но даже ее хватило, чтобы физики заговорили о научном прорыве.
Тут следует пояснить. Это для нас, если монета подбрасывается 80 000 раз и орел выпадает на 2,45% чаще решки, отличие ничтожное. Но в мире квантовых законов эта разница представляет собой огромный дисбаланс.
Проблема в том, что эффект очень слабый. Представьте, что вы пытаетесь услышать шепот в метро во время часа пик. Нам потребовались годы, сверхчувствительные детекторы и десятки тысяч событий, чтобы его заметить
— физик Винченцо Ваннони из команды LHCb.
Что это значит для нашей Вселенной?
Результаты исследования достигли уровня 5,2σ (сигма), что является золотым стандартом в современной физике. Данная цифра означает, что вероятность ошибки исследователей крайне ничтожна, меньше 0,00006%. Поэтому можно сказать с полной уверенностью: теперь у ученых есть железное доказательство, что CP-нарушения существуют не только у мезонов, но и у барионов. Это приближает нас к разгадке, почему после Большого взрыва осталась лишняя материя.

Иллюстрация того, как образуются частицы и античастицы Λb и как они распадаются до того, как их обнаружат в LHCb
Но действующая модель физики, которая описывает частицы и их взаимодействия, все еще не в силах объяснить масштаб дисбаланса. По старой методике, даже если учесть новые данные, асимметрии во Вселенной должно быть в миллиарды раз меньше, чем нужно, чтобы галактики сформировались.
Поэтому исследователи подозревают, что за всем этим стоят неизвестные силы Вселенной, может быть, частицы, которые пока не открыты. Например, темная материя или новые виды кварков.
Ученые признаются: чем больше они находят систем с нарушением симметрии, тем яснее становится — нужна другая, новая физика. Эта во многих местах кардинально устарела.
С другой стороны, от масштабов открытия действительно перехватывает дыхание. Если проводить аналогию: физики собрали 100 пазлов и вдруг поняли, что лишь часть одной огромной картины, которой нет в коробке.
Это открытие лишь начало. Почему асимметрия такая маленькая? Какие таинственные процессы подарили нам шанс на существование? Ответы могут скрываться в данных будущих экспериментов на БАК. Уже сейчас физики готовятся к новым запускам коллайдера, где энергии столкновений будут еще выше, а детекторы — точнее.
Исследование представлено на arxiv.org 21 марта 2025 года.
- Дмитрий Алексеев
- wemystic.fr, sciencealert.com, wikipedia.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Тайна последнего Папы: сбудется ли пророчество XII века?
Три Петра, один престол: что об этом говорят историки и сам Ватикан?...

Что 220 дней в космосе сделали с 70-летним мужчиной?
Старейший астронавт NASA возвратился на Землю....

Экстремальная «зомби-звезда» с чудовищным по силе магнитным полем стремительно мчится по галактике
И никто не знает, откуда она вообще взялась....

Историки подтвердили: Римскую империю добил… ледниковый период
Об этом рассказали камни, принесенные гренландскими ледниками в Исландию....

Невероятная история единственного человека, которому удалось проникнуть в Зону 51
Джерри Фримен не только выбрался оттуда, но и рассказал, что увидел....

Американские военные приступили к строительству орбитального авианосца
Пентагон говорит, что это исключительно ради мира. Но эксперты прогнозируют военную эскалацию в космосе....

«Двух монстров» засняли на камеру в знаменитом шотландском озере
Ученые не верят, но кого тогда видел очевидец?...

Оксфордские лорды и кубок смерти: громкий скандал в главном британском вузе
Оказывается, английские ученые почти 200 лет пили вино и шоколад… из черепа рабыни....

Китай испытал новейшую водородную, но не ядерную бомбу
Кто-то говорит, что это инновация, а кто-то, что такое уже было в СССР....

Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро
Казалось бы прочный материал гложут микробы....

Исследование показало, отчего погиб древнеримский гладиатор в Британии
О, это была очень мучительная и страшная смерть!...

Шимпанзе устраивают пьяные вечеринки
Похоже, у человека и близких видов это в крови....

Археологи откопали 4500-летнюю гробницу египетского принца из Пятой династии
В ней был погребён Васер-Иф-Ре....

Оказывается, искали не там: почему сферы Дайсона прячутся в двойных системах?
Новые расчеты астрофизиков в корне меняют правила поиска инопланетной жизни....

Древний «крем для тела» спас человечество от вымирания 41 000 лет назад
Детектив каменного века: охра против ультрафиолета....

Вороны еще раз подтвердили свою гениальность
Исследование показало, что эти птицы отлично распознают… геометрические фигуры....