Лист бумаги быстро растягивается во все стороны. На нём нарисованы крошечные стрелки-частицы, и растяжение заставляет их двигаться и взаимодействовать иначе, чем на неподвижном столе. Примерно так ведёт себя пространство в расширяющейся Вселенной, где кривизна — не просто абстракция, а реальный фактор, влияющий на самые основы материи.

В новой работе физики рассмотрели, что происходит с заряженным фермионом (частицей вроде электрона) в таком растягивающемся пространстве, когда через него проходит однородное магнитное поле. Обычно в сильном магнитном поле даже безмассовые фермионы могут обрести массу — этот эффект называют магнитным катализом. Он похож на то, как в переполненном автобусе пассажиры, прижатые друг к другу, начинают двигаться согласованно, образуя устойчивую группу. Здесь же частицы и античастицы, прижатые магнитным полем, образуют пары, которые ведут себя как частицы с массой.

Однако в расширяющейся Вселенной, где пространство обладает кривизной, картина меняется. Кривизна действует как растягивающая сила, которая мешает частицам удерживаться вместе. Если магнитное поле пытается «склеить» частицы в массивное состояние, то расширение пространства их растаскивает. Авторы выяснили, что при достаточно большой кривизне эффект магнитного катализа полностью исчезает — расширение побеждает, и симметрия (свойство частиц быть безмассовыми) восстанавливается. Это похоже на попытку собрать пазл на резиновом коврике: чем сильнее растягиваешь коврик, тем труднее удержать детали вместе.

Такой танец между магнитным полем и кривизной пространства определяет фазовую структуру вакуума: при слабой кривизне царит массивная фаза, а при сильной — безмассовая. Это не просто теория: понимание этих процессов проливает свет на то, как в первые мгновения после Большого взрыва частицы обрели свои свойства. Тот самый лист бумаги из начала, растягиваясь, не даёт стрелкам слипнуться — и именно это противоборство рисует картину рождения массы в нашем мире.