Аксионные и BL-симметрии могли создать избыток материи после Большого взрыва

Столкновение двух нейтронов при гигантских энергиях приводит к образованию множества частиц, но при всём разнообразии финальных состояний одно остаётся неизменным — суммарный электрический заряд сохраняется. Это пример действия фундаментальных симметрий, лежащих в основе физики элементарных частиц. Вместе с зарядовой (C), пространственной (P) и временной (T) симметриями формируются комбинированные CP-, PT- и CPT-преобразования, которые определяют фундаментальные соотношения между материей и антиматерией.

Однако наше наблюдаемое космическое окружение говорит об обратном: Вселенная состоит почти исключительно из материи, хотя трудно представить механизм, который позволил бы нарушить симметрию настолько, чтобы антиматерия практически исчезла. Слабое взаимодействие действительно демонстрирует нарушение CP-симметрии, но стандартная модель не даёт инструментов для объяснения колоссального дисбаланса, известного как проблема барионной асимметрии.

В новом исследовании физики обратились не к конкретным моделям, а к анализу расширенных симметрий, которые могли существовать в ранней Вселенной. Рассматриваются симметрия Печчеи–Куинна (PQ), связанная с аксионами, и симметрия барионного минус лептонного числа (BL), возникающая в теориях с тяжёлыми стерильными нейтрино. Учёные показали, что обе симметрии допускают возникновение солитонных узлов — устойчивых конфигураций в полях, которые ведут себя как отдельные объекты.

Такие узлы потенциально могли распадаться несимметрично, производя больше частиц материи, чем антиматерии. Если это происходило в первые доли секунды после Большого взрыва, то именно эти процессы могли привести к заметному доминированию материи, которое мы наблюдаем сегодня. Более того, подобные узлы оставили бы едва уловимый гравитационно-волновой сигнал — своеобразное «эхо» ранней Вселенной. Современные приборы его не зарегистрируют, но будущие наблюдательные проекты могут приблизить нас к проверке этих идей.

Работа предлагает свежий взгляд на давнюю загадку космологии, показывая, что решение барионной асимметрии может скрываться в необычной динамике фундаментальных симметрий. Пишет источник.

Обратите внимание: Буйный циклон "Герхард" принесет нам мороз и снег: когда в Россию придет настоящая зима