왜 우리 우주가 기괴한 반물질보다 더 많은 물질로 소용돌이 치는가? 그리고 우리가 왜 존재 하는가는 현대 물리학에서 가장 당혹스러운 퍼즐 중 하나입니다.
어쨌든 우주가 엄청나게 젊었을 때 거의 모든 반물질이 사라져서 정상적인 것만 남았습니다. 이론가들은 오랫동안 애매 모호한 설명, 그리고 그 설명을 실험으로 테스트하는 방법을 찾기 시작했습니다.
이제 이론가들의 트리오 (trio)는 called 스 보손 (Higgs bosons)이라는 입자의 트리오가 우주에서 반물질의 신비한 소멸 행위를 책임질 수 있다고 제안했다. 그리고 그들은 의심되는 범인을 찾는 방법을 알고 있다고 생각합니다.
반물질이 누락 된 경우
아 원자 입자들 사이의 거의 모든 단일 상호 작용에서, 반물질 (정상 물질과 동일하지만 반대 전하를 가짐)과 정상 물질은 동일한 측정으로 생성됩니다. 우주의 기본 대칭 인 것 같습니다. 그러나 우리가 나가서 같은 우주를 볼 때, 반물질은 거의 보지 않습니다. 물리학 자들이 말할 수있는 한, 반물질의 모든 입자가 여전히 걸려 있기 때문에, 우주 전역에 약 10 억 개의 정상 물질 입자가 있습니다.
이 수수께끼는 물질 비대칭 문제와 남작 비대칭 문제와 같은 많은 이름으로 간다. 이름에 관계없이 물리학 자들이 뒤죽박죽이되었습니다. 현재로서는 반물질보다 물질의 지배에 대해 일관되고 일관된 설명을 제공 할 수 없었으며, 물리학 자들은 자연이 어떻게 작용하는지 설명하는 것이 직업이기 때문에 자극을 받기 시작했습니다.
그러나 자연은 우리가 퍼즐을 풀 수있는 단서가 남아있었습니다. 예를 들어, 우주의 탄생 인 빅뱅에서 남은 열은 소위 우주 전자 레인지 배경에 많은 반물질에 대한 증거가 나타나지 않습니다. 그것은 아주 초기 우주에서 케이 퍼가 발생했음을 암시합니다. 그리고 초기 우주는 모든 종류의 복잡하고 잘 이해되지 않은 물리학이 진행되는 꽤 미친 곳이었습니다. 따라서 물질과 반물질이 분리 될 경우, 그럴만한시기입니다.
Iggs 스를 비난
실제로 반물질이 사라지는 가장 좋은시기는 우주가 식었을 때 자연의 세력이 분열 된 우리 우주에서 짧지 만 소란스러운시기입니다.
고 에너지 (입자 충돌체 내부의 에너지와 같은)에서 전자기력과 약한 핵력은 이들의 힘을 결합하여 새로운 힘을 형성합니다. 그러나 일이 식 으면서 일상적인 에너지로 돌아 오면, 전기 약은 친숙한 두 힘으로 나뉩니다.
빅뱅의 첫 순간에서 발견 된 것과 같은 훨씬 더 높은 에너지에서, 우리는 강한 핵력이 전기 약과 합쳐지고, 더 높은 에너지에서 중력이 당을 하나의 통합 된 힘으로 결합 시킨다고 생각합니다. 그러나 우리는 아직 게임에서 중력이 어떻게 들어오는 지 알지 못했습니다.
1960 년대에 존재하도록 제안되었지만 2012 년까지 Large Hadron Collider 내부에서 발견되지 않은 Higgs boson은 전자기력을 약한 핵력에서 분리하는 작업을 수행합니다. 물리학 자들은 물질 반물질 분리가 네 가지 자연의 세력이 그들 자신의 독립 체로 자리 잡기 전에 일어난 것이라고 확신한다. 그것은 우리가 분리 후 우주의 물리학에 대해 아주 명확하게 이해하고 있기 때문에 후기 신기원에 너무 많은 반물질을 추가하면 우주 마이크로파 배경의 관찰에 위배되기 때문입니다).
따라서 아마도 iggs 스 보손이 역할을 할 것입니다.
그러나 iggs 스 자체만으로는 그것을자를 수 없습니다. iggs 스만 사용하여 물질과 반물질 사이의 불균형을 유발하는 알려진 메커니즘은 없습니다.
고맙게도 iggs 스의 이야기는 끝나지 않을 수 있습니다. 물리학 자들은 약 125 억 개의 전자 볼트 또는 GeV를 가진 충돌체 실험에서 단일 Higgs boson을 발견했습니다. 참고로 양성자의 무게는 약 1 GeV입니다.
iggs 스는 혼자가 아닐 수도 있습니다.
우리가 현재 실험에서 감지 할 수있는 것보다 훨씬 더 많은 iggs 스 보손이 떠 다니는 것이 전적으로 가능합니다. 요즘, heftier iggs 스가 존재한다면, 우리가 콜라 더와 접근 할 수있는 물리학에 실제로 참여하지는 않을 것입니다. 우리는 그것들을 "활성화"하기에 충분한 에너지를 가지고 있지 않습니다. 그러나 우주 초창기에는 에너지가 훨씬 더 높을 때 다른 activated 스가 활성화되었을 수 있었으며, H 스가 특정 기본 입자 상호 작용에 불균형을 일으켜 물질과 반물질 사이의 현대적인 비대칭을 초래했을 수 있습니다.
미스터리 해결
preprint 저널 arXiv에 온라인으로 게재 된 최근 논문에서 물리학 자 3 명이 흥미로운 잠재적 해결책을 제안했습니다. 아마도 3 개의 Higgs boson ( "Higgs Troika"라고 불림)은 초기 우주에서 뜨거운 감자 게임을하면서 정상적인 문제의 홍수를 일으켰습니다. . 물질이 반물질 (Poof)에 닿으면 소멸되고 사라집니다.
그리고 그 물질의 대부분은 반물질을 전멸시켜 방사선 홍수에서 거의 모든 물질을 늪에 빠뜨릴 것입니다. 이 시나리오에서 우리가 알고 사랑하는 오늘날의 우주로 이끄는 정상적인 문제가 충분할 것입니다.
이 작업을 수행하기 위해 이론가들은 트리오에 알려진 iggs 스 입자 하나와 두 명의 초보자가 포함되어 있으며, 각 듀오의 질량은 약 1,000 GeV라고 제안합니다. 이 수는 순전히 임의적이지만, 차세대 가상 입자 충돌기에서이 가상 iggs 스를 잠재적으로 발견 할 수 있도록 특별히 선택되었습니다. 절대로 감지 할 수없는 입자의 존재를 예측하는 데 쓸모가 없습니다.
물리학 자들은 도전을합니다. 비대칭을 유발하는 메커니즘은 무엇이든 반물질보다 10 억에서 10 배 정도 우위를 차지해야합니다. 그리고 초기 우주에서 그것의 일을하는 데에는 시간이 매우 짧습니다. 일단 힘이 분열되면 게임이 끝나고 물리학이 제자리에 고정되어 있음을 알 수 있습니다. 그리고 두 개의 새로운 Higgs를 포함한이 메커니즘은 테스트 가능해야합니다.
짧은 대답 : 그들은 그것을 할 수있었습니다. 당연히 매우 복잡한 과정이지만, 가장 중요한 (그리고 이론적 인) 이야기는 다음과 같습니다. 두 개의 새로운 iggs 스는 약간 다른 속도로 반물질보다 물질에 대해 약간 다른 선호도로 입자 샤워로 부패합니다. 이러한 차이는 시간이 지남에 따라 쌓여지고, 약한 힘이 분열 될 때 우주에 "내장 된"물질 반물질 입자 집단에는 일반적인 물질이 반물질보다 우세하게되는 차이가 충분히 있습니다.
물론 이것은 남작 비대칭 문제를 해결하지만 자연이 너무 많은 iggs 스 보손들과 함께 무엇을하고 있는지에 대한 질문으로 이어진다. 하지만 한 번에 한 걸음 씩 나아가겠습니다.
