なぜ私たちの宇宙は、その奇妙な対応する反物質よりも多くの物質で渦巻いているのか、そしてなぜ私たちがまったく存在しないのかは、現代物理学の最も厄介なパズルの1つです。
どういうわけか、宇宙が信じられないほど若かったとき、ほとんどすべての反物質が消え、通常のものだけを残しました。理論家達は永遠にとらえどころのない説明を、そしてもっと重要なことには、実験でその説明をテストする方法を、ずっとストーカーしてきました。
現在、理論家のトリオは、ヒッグス粒子と呼ばれる粒子のトリオが宇宙での反物質の神秘的な消滅行為の原因である可能性があることを提案しています。そして、彼らは彼らが疑わしい犯人を見つける方法を知っていると思います。
欠落している反物質の場合
素粒子間のほぼすべての単一の相互作用において、反物質（これは通常の物質と同じですが、反対の電荷を持ちます）と通常の物質が等しい量で生成されます。それは宇宙の基本的な対称性のようです。それでも、外に出て同じ宇宙を見ると、反物質はほとんど見えません。物理学者が知る限り、宇宙に広がっている反物質のすべての粒子には、正常物質の粒子が約10億あります。
この謎は、物質の非対称問題やバリオンの非対称問題など、多くの名前で呼ばれています。名前に関係なく、それは物理学者を困惑させました。今のところ、反物質よりも物質が優勢であることについて首尾一貫した一貫した説明を提供できる人は誰もいません。自然がどのように機能するかを説明するのは物理学者の仕事なので、イライラし始めています。
しかし、自然は私たちが謎を解くためのいくつかの手がかりを残しました。たとえば、いわゆる宇宙マイクロ波背景には、宇宙の誕生であるビッグバンから残った熱である反物質がたくさんあるという証拠はありません。それは、ケーパーがごく初期の宇宙で発生したことを示唆しています。そして、初期の宇宙はかなりクレイジーな場所であり、あらゆる種類の複雑で、よく理解されていない物理学が起こっていました。したがって、物質と反物質が分かれるなら、それはそれを行う良い時です。
ヒッグスのせい
実際、反物質が消えるのに最適な時期は、宇宙が冷えるにつれて自然の力が分裂していた、私たちの宇宙での短いが激動の時代です。
高エネルギー（パーティクルコライダー内のエネルギーなど）では、電磁力と弱い核力が力を組み合わせて新しい力、つまり電弱を形成します。しかし、物事が冷えて通常の日常のエネルギーに戻ると、電弱はおなじみの2つの力に分かれます。
ビッグバンの最初の瞬間に見られるような、さらに高いエネルギーでは、強い核力が電弱と融合し、さらに高いエネルギーでは、重力がパーティーに参加して単一の統一された力になると思います。しかし、重力がどのようにゲームに加わるかはまだわかりません。
1960年代に存在すると提案されたが2012年までラージハドロンコライダー内で発見されなかったヒッグスボソンは、弱い核力から電磁力を分離する働きをします。物理学者は、物質と物質の分裂が自然の4つの力すべてが彼ら自身の実体として配置される前に起こったことをかなり確信しています。それは、分割後の宇宙の物理学をかなり明確に理解していて、後の時代に反物質を過剰に追加すると、宇宙マイクロ波背景の観測に違反するためです。
そのため、おそらくヒッグス粒子が役割を果たすでしょう。
しかし、ヒッグス自体はそれをカットすることはできません。ヒッグスだけを使用して物質と反物質の不均衡を引き起こす既知のメカニズムはありません。
ありがたいことに、ヒッグスの話は終わっていないかもしれません。物理学者はコライダー実験で単一のヒッグスボソンを発見しました。質量は約1250億電子ボルト、つまりGeVです。参考までに、陽子の重量は約1 GeVです。
結局、ヒッグスは一人ではないかもしれません。
実験で現在検出できるものよりも重いヒッグス粒子が浮遊している可能性は十分にあります。今日、それらのより高いヒッグスが存在する場合、コライダーでアクセスできる物理学に実際に参加することはあまりありません-それらを「アクティブ化」するのに十分なエネルギーがないだけです。しかし、エネルギーがはるかに高かった宇宙の初期には、他のヒッグスが活性化されている可能性があり、それらのヒッグスが特定の基本的な粒子相互作用に不均衡を引き起こし、物質と反物質の間の現代的な非対称性をもたらした可能性があります。
謎を解く
プレプリントジャーナルarXivでオンラインで公開された最近の論文では、3人の物理学者が興味深い解決策を提案しました。 。物質が反物質に触れると-二人は消滅し、消えます。
そして、その物質の流れのほとんどは反物質を全滅させ、ほぼ完全に放射の洪水で存在しなくなる。このシナリオでは、私たちが知っていて愛している現代の宇宙へと導くのに十分な通常の問題が残っています。
この作業を行うために、理論家は、トリオに既知の1つのヒッグス粒子と2人の初心者を含め、このデュオのそれぞれの質量が約1,000 GeVであることを提案しています。この数は完全に任意ですが、この仮想のヒッグスを次世代のパーティクルコライダーで潜在的に発見できるようにするために特別に選択されました。決して検出することができない粒子の存在を予測する意味はありません。
次に、物理学者は挑戦します。非対称性の原因となるメカニズムが何であれ、問題を反物質よりも10億から1倍大きくする必要があります。そして、初期の宇宙では、そのことを行うのに非常に短い時間枠があります。力が分かれると、ゲームは終了し、物理は物理的に固定されます。そして、2つの新しいヒッグスを含むこのメカニズムは、テスト可能でなければなりません。
短い答え：彼らはそれを行うことができました。それは当然のことながら非常に複雑なプロセスですが、包括的な（そして理論的な）ストーリーは次のようになります。2つの新しいHiggsは、粒子のシャワーへとわずかに異なる速度で反物質よりも少し異なる物質の好みで崩壊します。これらの違いは時間の経過とともに蓄積され、電弱力が分散すると、宇宙に「組み込まれた」物質と物質の粒子集団に十分な違いがあり、通常の物質が最終的に反物質を支配するようになります。
確かに、これはバリオン非対称問題を解決しますが、多くのヒッグスボソンで自然が何をしているのかという問題にすぐにつながります。しかし、私たちは物事を一度に一歩ずつ進めていきます。
