Ученые объяснили, почему после Большого взрыва осталось больше материи, чем антиматерии.

Ученые объяснили, почему после Большого взрыва осталось больше материи, чем антиматерии.

Гравитационные волны могут помочь ответить на вопрос, почему после Большого взрыва осталось больше материи, чем антиматерии.

Группа исследователей-теоретиков предположила, что исследовать этот вопрос помогут Q-шары — это совокупность бозонной материи, которая имеет более низкое энергетическое состояние, чем ее отдельные частицы. Если получится их изучить, то можно выяснить, почему после Большого взрыва осталось больше материи, чем антиматерии.

Соотношение материи и антиматерии важно, так как этот баланс поддерживает существование нашей Вселенной. В какой-то момент в первую секунду существования Вселенной получилось так, что было произведено больше материи, чем антиматерии. Но асимметрия настолько мала, что каждый раз, когда производилось десять миллиардов частиц антиматерии, появлялась только одна частица материи.

Несмотря на то, что эта асимметрия совсем небольшая, современные физические теории не могут ее объяснить. Стандартные теории говорят, что материя и антиматерия должны были быть произведены в точно равных количествах.

В настоящее время исследователи разделяют популярную идею о том, что эта асимметрия возникла сразу после инфляции — периода в ранней вселенной, когда происходило очень быстрое расширение. А значит сгусток поля мог расшириться так, чтобы эволюционировать, фрагментироваться и создать эту асимметрию. Ранее проверить эту теорию было сложно.

Авторы новой работы предложили новый способ уточнить, было ли так на самом деле — они придумали биспользовать сгустки поля, такие как Q-шары. Это бозоны, подобные бозону Хиггса.

Частица Хиггса существует, когда возбуждено поле Хиггса. А вот само поле имеет свои необычные свойства, например, ноно может образовывать комок. Если у вас есть поле, очень похожее на поле Хиггса, то у него есть какой-то заряд, такой же, как и заряд одной частицы. Поскольку заряд не может просто исчезнуть, поле должно стать или частицей или комком. Куча таких комков, коагулирующих вместе, образует Q-шар.

Текст исследования

Авторы отмечают, что Q-шары остаются стабильными, то же самое могло происходить по мере расширения Вселенной. Пока, в конце концов, большая часть энергии во Вселенной не окажется в этих сгустках. В то же время, небольшие колебания плотности излучения начинают расти, когда эти частиц становится большинство.

Когда Q-шары распадаются, это происходит очень внезапно и быстро, в результате колебания плазмы становятся сильными звуковыми волнами. Дальше этот эффект передается на пространство и время, иначе говоря, образуются гравитационные волны, которые могут быть обнаружены в течение следующих нескольких десятилетий.

Исследователи также обнаружили, что условия для создания этой ряби очень распространены, и результирующие гравитационные волны должны быть достаточно большими и с низкой частотой, чтобы их можно было обнаружить обычными детекторами гравитационных волн.

Если именно так была создана асимметрия, то почти наверняка мы скоро обнаружим сигнал с начала времен, подтверждающий эту теорию о том, почему мы и остальной мир материи вообще существует.