Взаимодействие хиггсовских и антихиггсовских бозонов в ранней Вселенной может быть ключом к пониманию важнейших физических проблем современности.

Ключевые проблемы космологии, очень может быть, получат свой ответ благодаря физическому открытию-2012, которое уже отмечено вчера Нобелевской премией (см. об этом подробнее здесь). Речь идёт, конечно, о бозоне Хиггса.

Шон Тулин (Sean Tulin) из Мичиганского университета (США) и Жеральдин Сервант (Géraldine Servant) из Каталонского института передовых исследований (Испания) предположили, что изначально, во времена молодости Вселенной, наблюдалось отсутствие баланса между хиггсовским и антихиггсовским бозонами.

Рис. 1. Может ли бозон Хиггса на пару со своей античастицей одновременно ответить на два острейших вопроса современной космологии? (Иллюстрация Shutterstock).

Считается, что сейчас у бозона Хиггса нет античастиц, но стандартная космологическая модель вполне позволяет антихиггсу существовать в ранней Вселенной. Если число этих частиц было неравным, и антихиггсовских бозонов было значительно меньше, то, взаимодействуя с обычной материей, бозон Хиггса мог так повлиять на ситуацию, что подобной материи в конечном итоге оказалось больше.

В этом случае вопрос так называемой барионной асимметрии Вселенной — того, почему мы видим обычное вещество вокруг нас и практически не видим антивещества, — меняет смысл. Вместо «загадки бариогенезиса» мы оказываемся пред лицом загадки «хиггсогенезиса». «Хиггсогенезис — это альтернатива», — уверен Шон Тулин.

Но это лишь меньшая часть представленной концепции.

Если бозон Хиггса взаимодействовал и с тёмной материей (ТМ) — например, распадаясь в конце жизненного пути на эти самые частицы ТМ, то, согласно расчётам Тулина и Сервант, соотношение обычной и тёмной материи должно было составить как раз ту величину, которую, по астрономическим наблюдениям, мы и лицезреем в нынешней Вселенной.

И здесь появляется некоторая надежда на возможность проверки этой гипотезы экспериментом. Если дуэт физиков прав, то периодические распады бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере должны приводить к возникновению частиц тёмной материи.

Очевидно, зарегистрировать последние стандартными средствами не удастся — а значит, налицо будет «нехватка» продуктов распада, которую в принципе можно будет заметить. Увы, пока распад бозона на БАК, по сути, не исследовался.

Хорошо, но что может породить эту хигссову асимметрию ранней Вселенной, которая, казалось бы, ничем не лучше барионной? Согласно препринту работы группы физиков во главе с Сашей Дэвидсон (Sacha Davidson) из Лионского университета (Франция),

асимметрия хиггсова и антихиггсова бозона может объясняться сравнительно простой моделью, где, кроме известных частиц, есть ещё два бозона Хиггса и одна принципиально ненаблюдаемая хиггсоподобная частица, которая, взаимодействуя с двумя предыдущими, вполне может обусловить нужную асимметрию в численности.

Рис. 2. Иллюстрация CERN.

Можно не сомневаться, что, помимо поддержки, вызванной сравнительно простым подходом гипотезы к решению сразу двух сложных проблем (ТМ и барионной асимметрии Вселенной), она получит и свою дозу критики. В последнее время многие подобные подходы порицаются как за «нехватку естественности» (что бы это ни значило применительно к физике и космологии), так и за сложность в смысле проверяемости. Скажем, нехватку регистрируемых частиц при распаде бозона Хиггса ещё можно как-то измерить, но вот ненаблюдаемую частицу, равно как и её наличие в первые секунды существования Вселенной — вряд ли, что сделает убедительное доказательство подобной теории весьма непростым.

Отчёт об исследовании принят к публикации в журнале Physical Review Letters.