Пять вопросов без ответа, которые не дают физикам спать по ночам

Недавно журнал Symmetry Magazine в частном порядке попросил группу физиков назвать открытые вопросы, на которые бы им больше всего хотелось получить ответы. Вот примеры таких вопросов.

«Какой будет судьба нашей Вселенной?»

Будущее Вселенной зависит от изменения количества тёмной энергии и знака этого изменения. Если количество тёмной энергии остается постоянным, то, разбегаясь всё быстрее и быстрее, галактики будут удаляться друг от друга и Вселенная «замёрзнет». Если количество тёмной энергии растёт с течением времени, то будет расширяться пространство не только между галактиками, но и между объектами внутри галактик, и Вселенную ждёт судьба «Большого Взрыва». Ещё одним вариантом является уменьшение её количества, при этом тёмная энергия не сможет противодействовать силам гравитации, и Вселенная, в конце концов, «свернётся». У нас есть около триллиона лет, чтобы это выяснить.

«Бозон Хиггса не имеет смысла. Почему же он существует?»

Бозон Хиггса – частица, полученная в прошлом году на БАК в Европе, объясняет, как другие частицы получили массу, но при этом ставит ещё больше вопросов. Например, почему бозон Хиггса по-разному взаимодействует с верхним кварком и с электроном, в результате чего первый имеет большую массу, чем второй? У физиков пока ответа нет.

«Почему Вселенная настолько точно сбалансирована, что делает возможным существование жизни?»

Исходя из имеющихся данных, нас точно не должно быть здесь. Существование галактик, звёзд, планет и людей возможно только во Вселенной, которая в первые дни расширялась с нужной скоростью. Это расширение обусловлено соотношением между тёмной энергией и гравитационным притяжением во Вселенной; будь оно иным, то галактики и звёзды не смогли бы сформироваться. Физики не знают фундаментальных причин такого точного соотношения.

«Откуда появились астрофизические нейтрино?»

Предполагают, что нейтрино высоких энергий (астрофизические нейтрино) появляются в результате взаимодействия быстрых заряженных частиц, называемых космическими лучами, с остаточным фоновым микроволновым излучением, называемого реликтовым. Но каким образом космические лучи ускоряются, остаётся открытым вопросом. Основная идея состоит в том, что вещество, падающее в сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик, порождает космические лучи, но никаких доказательств этой гипотезы пока не существует. Полученные нейтрино движутся с такой огромной скоростью, что их энергия эквивалентна энергии бейсбольного мяча, состоящего из квинтиллионов атомов. И физики до сих пор не знают, что это за вещь и откуда берётся.

«Как получилось, что Вселенная состоит из материи, а не из антиматерии?»

Антивещество, как и вещество, обладает теми же свойствами, за исключением одного – заряда. В исходной Вселенной, полагают, было равное их количество, но после Большого Взрыва они взаимно уничтожились, но почему-то осталось некоторое количество вещества. Это нарушает  принцип чётности зарядов, и учёные ищут процессы, приводящие к такому результату.