Если гипотетические частицы аксионы существуют, они должны быть чрезвычайно легкими — в миллиарды раз легче протонов — и не обладать электрическим зарядом. Они летают повсюду, но редко взаимодействуют с другой материей. Все это затрудняет их обнаружение. Возможно, поэтому ученые до сих пор не подтвердили их существование.
Специалисты из Университета штата Мичиган и Института передовых исследований предположили, что аксион мог, фактически, спасти нашу Вселенную от уничтожения на заре ее формирования.
Считается, что Большой взрыв породил материю и антиматерию в равном количестве. Проблема в том, что они должны были взаимно уничтожить друг друга давным-давно. Но очевидно, что это не так, а во Вселенной полно обычной, или барионной материи. Что произошло с антиматерией — одна из главных загадок физики, рассказывает New Atlas.
Американские ученые дают на нее ответ — все дело в аксионах. Они предположили, что в ранней Вселенной аксионы начали осциллировать, и это движение создало чуть больше материи, чем антиматерии. Даже если дисбаланс был в пределах одной части на миллиард, этого бы хватило, чтобы барионной материи оказалось существенно больше.
Физики назвали этот механизм аксиогенезом, и барионная асимметрия — не единственная проблема, которую он решает.
Впервые предположение о существовании аксионов высказали физики Роберто Печчеи и Хелен Квинн в 1977. Известно, что нейтроны не взаимодействуют с электрическими полями — но, согласно некоторым гипотезам, должны. Это происходит оттого, что они состоят из кварков, которые заряжены и взаимодействуют с электрическими полями. Вопрос в том, почему нейтроны ведут себя так, еще одна загадка физики.
Опять же, ответ в аксионах, которые могут отключать взаимодействие между нейтронами и электрическими полями. Но это еще не все. Несколько лет назад ученые поняли, что аксионы также отлично объясняют темную материю.
Десятки лет астрономических наблюдений неоднократно доказали, что во Вселенной больше массы, чем мы можем увидеть. Скопления галактик не могли бы удержаться вместе силой притяжения только видимой нам массы. Расчеты показывают, что к невидимой массе можно отнести до 94% материи во Вселенной. На роль темной материи ученые пробовали разные частицы, и аксионы — одни из самых многообещающих кандидатов.
«Многогранность аксиона в раскрытии загадок фундаментальной физики поистине впечатляет, — говорит Раймонд Ко, автор исследования. — Мы предвкушаем неисследованные теоретические возможности, которые могут открыть новые аспекты аксиона. Более того, эксперименты могут вскоре рассказать нам, действительно ли ответ на загадки природы скрыт в аксионах».
