Доктор Раффаэле Тито Д'Аньоло из Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии и доктор Даниэле Терези из ЦЕРН предложили новую теорию для объяснения удивительно малой массы бозона Хиггса и загадочных свойств симметрии сильных взаимодействий.

Бозон Хиггса – это нейтральный спин-нулевой бозон, гипотеза о существовании которого была выдвинута в 1964 году Питером Хиггсом.

Гипотеза подтверждена в 2012 году, событие стало важной вехой в истории физики. Открытие объяснило нечто фундаментальное: как элементарные частицы, обладающие массой, получают свои массы.

Но открытие также ознаменовало собой 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 энергии 125 ГэВ удивительно мала. Для объяснения этой малой массы было выдвинуто множество теорий, но ни одна из них до сих пор не была подтверждена фактическими данными.

В своей новой работе д-р Д'Аньоло и д-р Терези предлагают теорию, поясняющую как легкость бозона Хиггса, так и другую загадку фундаментальной физики.

Согласно теории, в ранние моменты своего существования Вселенная представляла собой совокупность множества универсумов, каждый из которых имеет разное значение массы Хиггса, и только в некоторых из этих вселенных бозон Хиггса является легким.

В этой модели мультивселенной вселенные с тяжелым бозоном Хиггса разрушаются за очень короткое время, в то время как вселенные с легким бозоном Хиггса переживают метагалактический коллапс.

Наша современная Вселенная – одна из выживших вселенных с легким бозоном Хиггса. Более того, модель, включающая две новые частицы в дополнение к известным частицам, предсказанных Стандартной моделью, может также объяснить загадочные свойства симметрии, которая связывает кварки в протоны и нейтроны, а протоны и нейтроны – в атомные ядра.

Хотя квантовая хромодинамика предсказывает возможное нарушение в сильных взаимодействиях фундаментальной симметрии, так называемой CP-симметриии, такое нарушение не наблюдается в экспериментах.

Одна из новых частиц в модели может решить эту CP-проблему, сделав сильные взаимодействия CP-симметричными. Более того, эта же новая частица может объяснить темную материю, которая, как полагают ученые, составляет большую часть материи во Вселенной.

Конечно, еще не решено, сможет ли новая модель объяснить массу бозона Хиггса и таким образом «выйти» на CP-симметрию, но экспериментальных данных явно недостаточно, чтобы делать даже малейшие выводы. Впрочем, физики не исключают вероятности иной фундаментальной модели.

"Каждая модель имеет свои плюсы и ограничения", – говорит доктор Терези. "Наша модель выделяется тем, что она проста, универсальна и решает сразу две, казалось бы, не связанные между собой ззагадк. И она предсказывает отличительные особенности в данных экспериментов, направленных на поиск темной материи или электрического дипольного момента в нейтроне и других адронах".

Статья была опубликована в журнале Physical Review Letters.