ทำไมจักรวาลของเราถึงหมุนวนไปมากกว่าสสารแอนทายแมทเทอร์แปลก ๆ และทำไมเราถึงมีอยู่ - เป็นหนึ่งในปริศนาที่น่างงที่สุดของฟิสิกส์ยุคใหม่
อย่างไรก็ตามเมื่อจักรวาลยังเด็กอย่างไม่น่าเชื่อปฏิสสารเกือบทั้งหมดหายไปและทิ้งสิ่งปกติไว้ นักทฤษฎีได้อธิบายคำอธิบายที่เข้าใจยากมานานแล้วและที่สำคัญกว่านั้นคือวิธีทดสอบคำอธิบายนั้นจากการทดลอง
ตอนนี้นักทฤษฎีทั้งสามคนเสนอว่าสามอนุภาคที่เรียกว่า Higgs bosons สามารถรับผิดชอบการหายตัวไปอย่างลึกลับของปฏิสสารในจักรวาล และพวกเขาคิดว่าพวกเขารู้วิธีหาผู้กระทำผิดที่น่าสงสัย
กรณีของปฏิสสารที่หายไป
ในเกือบทุกการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคย่อยของอะตอมแต่ละอะตอมปฏิสสาร (ซึ่งเหมือนกับสสารปกติ แต่มีประจุตรงข้าม) และสสารปกติจะถูกสร้างขึ้นในขนาดที่เท่ากัน ดูเหมือนว่าจะเป็นสมมาตรพื้นฐานของจักรวาล และเมื่อเราออกไปดูจักรวาลเดียวกันนั้นเราก็แทบไม่เห็นปฏิสสารใด ๆ เลย เท่าที่นักฟิสิกส์บอกได้สำหรับทุกอนุภาคของปฏิสสารยังคงแขวนอยู่รอบ ๆ มีเรื่องปกติประมาณหนึ่งพันล้านอนุภาคทั่วทั้งจักรวาล
ความลึกลับนี้มีหลายชื่อเช่นปัญหาความไม่สมดุลของสสารและปัญหาของแบริออนอสมมาตร โดยไม่คำนึงถึงชื่อนักฟิสิกส์ก็นิ่งงัน ณ ตอนนี้ไม่มีใครสามารถให้คำอธิบายที่สอดคล้องและสอดคล้องกันสำหรับการครอบงำของสสารกับแอนทายแมทเทอร์และเนื่องจากเป็นหน้าที่ของนักฟิสิกส์ที่จะอธิบายวิธีการทำงานของธรรมชาติจึงเริ่มเกิดการระคายเคือง
อย่างไรก็ตามธรรมชาติได้ทิ้งร่องรอยไว้ให้เราไขปริศนา ตัวอย่างเช่นไม่มีหลักฐานว่ามีปฏิสสารเกิดขึ้นมากมายในพื้นหลังไมโครเวฟที่เรียกว่าจักรวาล - ความร้อนที่เหลืออยู่จากบิกแบงกำเนิดของเอกภพ นั่นแสดงว่ากระโดดโลดเต้นเกิดขึ้นในเอกภพยุคแรก ๆ และเอกภพยุคแรก ๆ ก็เป็นสถานที่ที่ค่อนข้างบ้าคลั่งด้วยความซับซ้อนของฟิสิกส์ที่ซับซ้อน ดังนั้นหากสสารและปฏิสสารแยกตัวออกไปนั่นเป็นเวลาที่ดีที่จะทำ
โทษฮิกส์
ในความเป็นจริงเวลาที่ดีที่สุดสำหรับปฏิสสารที่จะหายไปคือในช่วงเวลาสั้น ๆ แต่ป่วนในจักรวาลของเราเมื่อกองกำลังของธรรมชาติแยกออกเป็นจักรวาลที่เย็นลง
ที่พลังงานสูง (เช่นเดียวกับที่อยู่ในอนุภาคคอลไลเดอร์) แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและพลังงานนิวเคลียร์ที่อ่อนแอจะรวมพลังของพวกเขาเพื่อสร้างพลังใหม่: อิเลคโตรดัก เมื่อสิ่งเย็นลงและกลับสู่พลังงานปกติในชีวิตประจำวันอย่างไรก็ตาม electroweak จะแยกออกเป็นสองกองกำลังที่คุ้นเคย
ที่พลังงานที่สูงขึ้นเช่นเดียวกับที่พบในช่วงเวลาแรกของบิกแบงเราคิดว่าพลังนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งผสานกับ electroweak และแรงโน้มถ่วงยังคงสูงขึ้นเมื่อรวมพลังเข้าด้วยกัน แต่เรายังไม่ได้คิดออกว่าแรงโน้มถ่วงจะเข้ามาในเกมอย่างไร
Higgs boson เสนอให้มีอยู่ในทศวรรษ 1960 แต่ยังไม่ได้ค้นพบจนกระทั่งปี 2012 ใน Large Hadron Collider ทำหน้าที่แยกแรงแม่เหล็กไฟฟ้าออกจากพลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ นักฟิสิกส์ค่อนข้างแน่ใจว่าการแยกสสาร - ปฏิสสารเกิดขึ้นก่อนที่พลังธรรมชาติทั้งสี่จะตกลงมาในฐานะหน่วยงานของตนเอง นั่นเป็นเพราะเรามีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับฟิสิกส์ของจักรวาลหลังการแยกและการเพิ่มปฏิสสารมากเกินไปในยุคต่อมาเป็นการละเมิดการสังเกตพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล)
เช่นนี้บางทีฮิกส์โบซอนมีบทบาท
แต่ฮิกส์เองไม่สามารถตัดได้ ไม่มีกลไกที่รู้จักกันโดยใช้เพียงฮิกส์เพื่อสร้างความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสาร
โชคดีที่เรื่องราวของฮิกส์อาจไม่จบลง นักฟิสิกส์ได้พบฮิกก์โบซอนในการทดลอง collider โดยมีมวลประมาณ 125 พันล้านโวลต์อิเล็กตรอนหรือ GeV สำหรับการอ้างอิงโปรตอนมีน้ำหนักประมาณ 1 GeV
ปรากฎว่าฮิกส์อาจไม่โดดเดี่ยว
เป็นไปได้ทั้งหมดที่จะมีฮิกส์โบซอนที่ลอยอยู่รอบ ๆ ซึ่งมีมวลมากกว่าที่เราสามารถตรวจจับได้ในการทดลองของเราในปัจจุบัน ทุกวันนี้ฮิกส์ผู้มีฐานะสูงส่งหากมีอยู่จะไม่ทำอะไรมากนักไม่ได้มีส่วนร่วมในวิชาฟิสิกส์ใด ๆ ที่เราสามารถเข้าถึงได้กับผู้ร่วมงานของเรา - เราไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะ "กระตุ้น" พวกเขา แต่ในยุคแรก ๆ ของจักรวาลเมื่อพลังงานสูงขึ้นมากฮิกส์อื่น ๆ อาจถูกกระตุ้นได้และฮิกส์เหล่านั้นอาจทำให้เกิดความไม่สมดุลในการโต้ตอบของอนุภาคพื้นฐานบางอย่างซึ่งนำไปสู่ความไม่สมมาตรสมัยใหม่ระหว่างสสารและปฏิสสาร
การไขปริศนา
ในบทความล่าสุดที่ตีพิมพ์ออนไลน์ในวารสาร preprint arXiv นักฟิสิกส์สามคนเสนอวิธีแก้ปัญหาที่น่าสนใจ: บางทีสามฮิกส์โบซอน (ขนานนามว่า "ฮิกส์ทริกา") เล่นเกมมันฝรั่งร้อนในเอกภพยุคแรกสร้างน้ำท่วมเรื่องปกติ . เมื่อสสารสัมผัสกับปฏิสสาร - Poof - ทั้งสองทำลายและหายไป
และกระแสของสสารส่วนใหญ่นั้นจะทำลายแอนทายแมทเทอร์ทำให้มันเกือบจะหมดไปจากการมีอยู่ของรังสี ในสถานการณ์นี้จะมีเรื่องปกติมากพอที่จะนำไปสู่จักรวาลปัจจุบันที่เรารู้จักและชื่นชอบ
ในการทำให้งานนี้นักทฤษฎีเสนอสามคนนั้นประกอบด้วยอนุภาคฮิกส์ที่รู้จักและสองมือใหม่โดยทั้งคู่มีมวลประมาณ 1,000 GeV หมายเลขนี้เป็นกฎเกณฑ์ที่บริสุทธิ์ แต่ได้รับเลือกโดยเฉพาะเพื่อให้ฮิกส์สมมุติฐานนี้สามารถค้นพบได้กับอนุภาค colliders รุ่นต่อไป ไม่มีประโยชน์ในการทำนายการมีอยู่ของอนุภาคที่ไม่สามารถตรวจจับได้
นักฟิสิกส์จึงมีความท้าทาย กลไกใดก็ตามที่ทำให้ความไม่สมดุลนั้นต้องให้ความสำคัญกับปฏิสสารโดยปัจจัยหนึ่งพันล้านต่อหนึ่ง และมีช่วงเวลาสั้น ๆ ในเอกภพยุคแรกที่จะทำสิ่งนั้น เมื่อกองกำลังแยกเกมจบแล้วและฟิสิกส์อย่างที่เรารู้ว่ามันถูกล็อคไว้ และกลไกนี้รวมถึงฮิกส์ใหม่สองตัวนั้นจะต้องสามารถทดสอบได้
คำตอบสั้น ๆ : พวกเขาสามารถทำได้ มันเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก แต่เรื่องราวที่ครอบคลุม (และในทางทฤษฎี) มีลักษณะเช่นนี้: ฮิกส์ใหม่ทั้งสองสลายตัวลงไปในห้องอาบน้ำของอนุภาคในอัตราที่แตกต่างกันเล็กน้อยและมีความแตกต่างเล็กน้อยสำหรับสสารปฏิสสาร ความแตกต่างเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปและเมื่อแรง electroweak แยกออกมีความแตกต่างในเรื่องของอนุภาคสสารปฏิสสารที่ "สร้างขึ้นใน" ต่อเอกภพที่สสารปกติจะกลายเป็นปฏิสสาร
แน่นอนว่านี่เป็นการแก้ปัญหาความไม่สมดุลของแบริออน แต่นำไปสู่คำถามที่ว่าธรรมชาติกำลังทำอะไรกับฮิกส์โบซอนจำนวนมาก แต่เราจะทำทีละขั้นตอน
