Мультивселенная помогает решить две задачи фундаментальной физики одновременно
Физики-теоретики предлагают новую теорию, объясняющую как удивительно малую массу бозона Хиггса, так и загадочные свойства симметрии сильного взаимодействия.
Открытие бозона Хиггса стало важной вехой в истории физики. Это объясняло нечто фундаментальное: как элементарные частицы, обладающие массой, приобретают свою массу. Но это также ознаменовало нечто не менее фундаментальное: начало эры детального измерения свойств частиц и выяснения того, что они могут рассказать о природе Вселенной.
Одним из таких свойств является масса частицы, которая при 125 ГэВ/с2 удивительно мала. Для объяснения этой небольшой массы было выдвинуто множество теорий, но ни одна из них до сих пор не подтверждена данными.
В новой статье, опубликованной в Physical Review Letters, ученые предлагают новую теорию, объясняющую как малую массу бозона Хиггса, так и другую загадку фундаментальной физики.
В общих чертах теория работает так. В свои ранние моменты Вселенная представляет собой набор множества вселенных, каждая из которых имеет разное значение массы Хиггса, и в некоторых из этих вселенных бозон Хиггса очень легкий. В этой модели мультивселенной вселенные с тяжелым бозоном Хиггса коллапсируют в результате большого сжатия за очень короткое время, тогда как вселенные с легким бозоном Хиггса переживают этот коллапс.
Наша современная Вселенная была бы одной из этих выживших вселенных легкого бозона Хиггса.
Более того, модель, которая включает две новые частицы в дополнение к известным частицам, предсказанным Стандартной моделью, также может объяснить загадочные свойства симметрии сильного взаимодействия, которое связывает кварки вместе в протоны и нейтроны, а протоны и нейтроны в атомные ядра.
Хотя теория сильного взаимодействия, известная как квантовая хромодинамика, предсказывает возможное нарушение в сильных взаимодействиях фундаментальной симметрии, называемой CP-симметрией, в экспериментах такое нарушение не наблюдается.
Одна из новых частиц в модели может решить эту проблему CP, делая сильные взаимодействия CP-симметричными. Более того, та же самая новая частица может также объяснить темную материю, которая, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной.
Конечно, никто не знает, будет ли работать новая модель или любая из многих других моделей, которые были предложены для объяснения массы бозона Хиггса или сильной проблемы СР.
«У каждой модели есть свои преимущества и ограничения, — говорит Даниэле Терези, соавтор работы. «Наша модель выделяется тем, что она проста, универсальна и одновременно решает две, казалось бы, несвязанные головоломки. И она предсказывает отличительные особенности данных экспериментов, направленных на поиск темной материи или электрического дипольного момента в нейтронах и других адронах».
Другие недавние теоретические предложения по объяснению массы Хиггса включают модель релаксационного поля, новое явление в квантовой космологии и эгоистичную модель Хиггса, и это лишь некоторые из них. Старые, более традиционные теории основаны на бозоне Хиггса, который представляет собой составную частицу, или на новом типе симметрии, называемом суперсимметрией. Только время и новые данные покажут, какая из моделей возьмет верх.