Гипотетический аксион объясняет, почему Вселенная не пуста [часть 2]

Интересно

Гипотетический аксион объясняет, почему Вселенная не пуста [часть 1]

В новой работе Ко и Харигая утверждают, что шляпа будет выглядеть не совсем так, как предполагали Печчеи и Куинн. С конца 70-х годов исследователи в основном изучали шляпу в вакууме, без участия других полей. Но Ко и Харигая теперь знают о гипотезе, которая все чаще поддерживается исследователями квантовой гравитации, о том, что в природе не может быть совершенных или «глобальных» симметрий. Из-за этого математическая функция, определяющая аксионное поле, не могла выглядеть совершенно одинаково во всех отношениях. Другие квантовые силы и поля должны были воздействовать на аксионное поле таким образом, чтобы края шляпы были волнистыми.

Эти покачивания означают, что мрамор, скатываясь по краю края, не упадет прямо в положение, где θ = 0. Вместо этого, мрамор будет двигаться вбок от этого вихляния, и это заставит его вращаться вокруг шляпы, а его угловая координата θ будет циклична от нуля до 360. Постепенно вращение мрамора будет замедляться, поскольку поле испытывает трение в виде взаимодействий с другими полями материи. Кинетическая энергия аксионного поля перетекла бы в эти другие поля и породила частицы.

Гипотетический аксион объясняет, почему Вселенная не пуста [часть 2]

Поскольку мраморный шарик вращался в одну сторону — против часовой стрелки — а не в другую, он вводил бы знак плюс в уравнения физики элементарных частиц, а не знак минус, порождая электроны и электроноподобные частицы вместо их аналогов антивещества. Этот избыток электронов привел бы к огромному избытку кварков, наблюдаемому сегодня. «Вы можете сказать, что нам просто нужно быть везучими», чтобы получить правильное направление вращения и правильный знак, говорит Ко. «Но оказывается, что если мы пойдем другим путем, мы все равно будем называть себя материей, а не антивеществом».

Как только Ко и Харигая задумались о вращающемся аксионном поле и циклической эволюции θ, они «поняли, все остальное почти автоматически», — сказал Ко. «Мы просто делаем вычисления, чтобы увидеть, насколько эффективна скорость передачи от вращения аксиона к кваркам и асимметрии вещества и антивещества».

Модель аксиогенеза Ко и Харигая предсказывает существование новой частицы, связанной с бозоном Хиггса, но в 10 раз тяжелее. Такая частица необходима для того, чтобы все произошло в нужное время во время изначальной эволюции аксионного поля. «Если мы требуем, чтобы асимметрия как темной материи, так и материи-антивещества объяснялась найденной нами новой динамикой», — говорит Харигая, то существование этого нового бозона, подобного хиггсовскому, «фактически является [несомненным] предсказанием».

Предсказанная частица слишком массивна, чтобы быть обнаруженной на (), но ее можно будет обнаружить на запланированном LHC с высокой светимостью, который планируется запустить в 2027 году, или на будущем коллайдере с более высокой энергией.

Даже если частица не обнаружится, вариации модели Ко и Хариага может дать разные варианты своего развития. По словам ведущего специалиста по исследованию аксионов в Университете Калифорнии Майкла Дайна, вращающееся аксионное поле является относительно простой идеей, хотя соответствующие вычисления сложны. Он говорит: «Для меня новшеством является то замечание, что нужно думать не только об этом затухающем до минимума движении, но и о том, что аксион вращается вокруг этой мексиканской шляпы, и какие последствия это может иметь».

Дайн сказал, что новое исследование «определенно повлияет на его собственную работу», и что ему «будет особенно любопытно понять», создает ли движение аксиона естественную асимметрию правильной материи и антивещества, в то же время давая нужное количество темной материи и решая проблему сильного СР «или потребует, вместо этого, удивительных совпадений», которые должны состоять в точной настройке скоростей и эффектов, которые вряд ли могут произойти в природе.

Оригинал статьи Натали Уолчовер "Axions Would Solve Another Major Problem in Physics" в Quanta Magazine


Источник

Оцените статью
Саморазвитие IQ
Добавить комментарий