В первые мгновения после Большого взрыва вещество и антивещество были почти в равных долях. Но что-то нарушило равновесие, и в итоге остался лишь крошечный избыток обычных частиц — тот самый, из которого сложены звёзды, планеты и мы сами. Долгое время считалось, что известного нарушения CP-симметрии (разницы в поведении частиц и их зеркальных двойников) в Стандартной модели для этого недостаточно. Новая работа показывает: достаточно — если добавить лептокварк.
Лептокварк — гипотетическая частица, которая может превращать кварки в лептоны и обратно. В предлагаемом сценарии его взаимодействия устроены так, что всё нарушение CP-симметрии берётся из уже знакомой матрицы Кабиббо–Кобаяши–Маскавы (она описывает, как кварки переходят друг в друга). Никаких дополнительных источников асимметрии не требуется. При высоких температурах ранней Вселенной распады лептокварка шли чуть чаще в одну сторону, чем в другую, и эта крошечная разница накопилась в виде наблюдаемого сегодня количества барионов — протонов и нейтронов.
Это похоже на весы, у которых одна чаша изначально на волосок тяжелее. Сначала разница незаметна, но после того как почти всё взаимно уничтожилось, оставшийся перевес становится всей видимой материей. Сценарий не требует тонкой настройки или экзотических полей — только один новый «игрок» с уже знакомыми правилами игры.
Если бы в ранней Вселенной вещество и антивещество аннигилировали идеально симметрично, на каждый миллиард частиц антивещества приходился бы миллиард частиц вещества, и после их встречи не осталось бы ничего — только излучение. Наблюдаемый перевес составляет примерно одну частицу на миллиард.
В романе «Ангелы и демоны» Дэна Брауна антивещество используется как оружие; в реальности же его исчезновение в первые мгновения — причина нашего существования.