Квантовые приколы: Принципы симметрии Вселенной

Несколько лет назад, когда я впервые узнала о том, что помимо обыденного набора кварков, лептонов и бозонов, есть еще и кластер с античастицами – это немного пошатнуло моё представление о стандартной модели и дало еще одну (из бесчисленного количества) новую тему для изучения – Принцип Симметрии Гелл-Манна.

А ноги у принципа симметрии растут из концепции математической симметрии, и это неспроста, ведь, природа, которая обусловлена и описана математикой, везде использует эту симметрию, поэтому и для квантово‑механических принципов решили её заюзать, но только в гораздо более сложном представлении, нежели зеркальная симметрия вещества и антивещества.

Восьмеричный путь

«Частицы были распределены на группы, на основании квантовых свойств (спин, заряд, принадлежность к классу по составу), состоящие из 8 частиц соответствующих разным возможным расположениям элементов в матрицах размера 3×3.»— это называют специальной унитарной группой порядка 3 или SU(3).

Восьмеричный путь давал на выходе два свойства: электрический заряд(q) и странность(s) и предполагал, что должен объединять фундаментальные частицы по 3 типам. На тот момент их ряд был сильно неупорядоченный и казался бессмысленным. У ученых была общая головная боль над вопросом об взаимосвязи компонентов этого квантового супа. 

Да и вообще, конечно, симметрия эта ваша полезная штука оказалась, например, в физике. После триумфа теории Гелл-Манна её стали пихать куда не попадя, объясняя многие законы. Так самое главное в том, что это оказалось правдой... И уже помощью дико сложных математических расчетов доказали, что закон сохранения импульса’ работает потому, что физика симметрична по отношению к параллельным переносам в пространстве.

Это дало людям понимание того, что за протонами и нейтронами лежит что-то более фундаментальное, и то, что весь квантовый суп был создан из одинакового’ набора простых частиц. Только просто комбинации этих элементов были разные. 

К сожалению, симметрия не наблюдается у всего поголовно. Существует много разных штук, которые, чтобы находиться в стабильном состоянии, должны быть асимметричны и наоборот(Да. Я говорю не только о структуре галактик).

Тайные заговоры сторонников антиматерии

Бытует мнение, что где - то далеко во Вселенной чисто теоретически может существовать фрагмент антиматерии. О том, как она могла возникнуть, стоит сослаться на идею Дирака о позитроне как античастице электрона и поставить каждой «положительной» частице свою античастицу. 

А так как теория о том, что «материя создана из энергии» , на данный момент считается истинной, она должна как-то состыковаться с фактом, что энергия превращается в материю посредством образования пар «частица - античастица». Из этого следует, что во Вселенной количество вещества должно быть равным количеству антивещества.

Конечно, после такого заявления я. Да, думаю, и вы, подумали о том, как выглядит Анти‑Я из античастиц.

НО ГЛАВНЫЙ ВОПРОС В ТОМ, ГДЕ ВСЕ АНТИВЕЩЕСТВО? А?!ПОЧЕМУ МЫ ЕГО НЕ ВИДЕЛИ В ПРИРОДЕ? М?!

– А потому что после Большого взрыва образовалась асимметрия, которая породила вещества больше, чем антивещества. И поэтому мы всё ещё имеем возможность создать античастицы в ходе опытов.

Хочу немного повтирать дичь о кварковом супе

Он образовался после Большого взрыва и состоял из свободных кварков. Потом кварки начали объединяться благодаря сильному ядерному взаимодействию. Но чем больше они удалялись друг от друга, тем больше увеличивалась сила взаимодействия. В результате кварки образовывались в пары и тройки. Пара кварк-антикварк рождалась на свет в пион-нуклоновом взаимодействии, в ходе которого аннигилировалась. 

(по поводу троек: 2 верхних-u и один нижний-b кварк образуют протон, 1 верхний-u и 2 нижних-b кварка образуют нейтрон)

’ – некоторые неточные изъяснения , исковерканные для красного словца

Спасибо за прочтение, космический странник!