Физики придумали новую элементарную частицу

Детектор SuperKamiokande, способный обнаружить появление каонов. Фото с сайта icrr.u-tokyo.ac.jp.

Группа физиков предложила новую гипотезу, которая должна связать темную материю и антиматерию. В основе гипотезы лежит новая частица – исследователи назвали ее частицей X. Эта частица и ее античастица распадаются, и рисунок распада объясняет наблюдаемый во Вселенной «перекос» в сторону материи, а не антиматерии, и природу темной материи. Работа ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.

Частицы антиматерии отличаются от частиц «обычной» материи знаком электрического заряда, и при взаимодействии два типа этих частиц взаимно уничтожаются. Во Вселенной материи намного больше, чем антиматерии, и этот факт до сих пор не получил удовлетворительного объяснения. Подробнее об антиматерии можно прочитать здесь.Темной материей называют пока не обнаруженную экспериментально субстанцию, которая не участвует в электромагнитном взаимодействии, но при этом участвует в гравитационном. Считается, что на ее долю приходится около 23 процентов всей массы во Вселенной.

Предложенная авторами новой работы частица X имеет массу около 1000 гигаэлектронвольт (это примерно в 1000 раз больше массы протона) и может распадаться на нейтрон или на «скрытые» частицы (то есть частицы, относящиеся к темной материи), названные Y и Ф (фи), каждая массой около 2–3 гигаэлектронвольт. Античастица анти-X, соответственно, может превращаться в антинейтрон или анти-Y и анти-Ф.

В соответствии с принципом нарушения CP-инвариантности, частицы с большей вероятностью распадаются на материальные частицы, а не на антиматериальные частицы. Соответственно, частица X трансформируется в нейтрон чаще, чем анти-X – в антинейтрон. При этом анти-X чаще распадается на анти-Y и анти-Ф, чем на Y и Ф. В молодой Вселенной произошло взаимоуничтожение практически всех возможных пар частиц и античастиц, но среди оставшихся «скрытых» античастиц было больше, чем частиц «обычной» материи (соответственно, в видимой Вселенной античастиц почти не осталось).

Авторы предположили, что частицы анти-Y и анти-Ф не аннигилируют друг с другом, но зато они способны стимулировать распад протонов – процесс, запрещенный в рамках Стандартной модели (наиболее общепринятой на сегодня теории, объясняющей фундаментальные физические взаимодействия). Протон, согласно положениям новой гипотезы, превращается в каон (К-мезон), и при этом частица анти-Y превращается в Ф. Каоны можно зарегистрировать при помощи специальных детекторов, а, значит, новая модель может быть проверена экспериментально.

Коллеги авторов сдержанно отнеслись к их работе: хотя некоторые физики назвали новую модель «интересной», они отметили, что к настоящему времени было предложено еще как минимум три модели, которые связывают темную материю с «нехваткой» во Вселенной антиматерии.

Источник(и):

1. lenta.ru