Varför vårt universum virvlar med mer materia än dess bisarra motståndsmätare - och varför vi existerar alls - är ett av de mest förvirrade pussel i modern fysik.
På något sätt, när universum var oerhört ungt, försvann nästan all antimateria och lämnade bara de normala grejerna. Teoretiker har länge förföljt den ständigt svårfångade förklaringen - och ännu viktigare, ett sätt att testa den förklaringen med experiment.
Nu har en trio av teoretiker föreslagit att en trio av partiklar som kallas Higgs bosons kan vara ansvarig för den mystiska försvinnande handlingen av antimateria i universum. Och de tror att de vet hur man kan hitta de misstänkta syndarna.
Fallet med den saknade antimaterialet
I nästan varje interaktion mellan subatomära partiklar produceras antimateria (som är identisk med normal materia men med motsatt laddning) och normal materia i lika stor mått. Det verkar vara en grundläggande symmetri av universum. Och ändå, när vi går ut och tittar på samma universum, ser vi knappast någon antimateria alls. Såvitt fysiker kan säga, det finns cirka en miljard partiklar av normal materia över hela kosmos för varje antikroppsdel som fortfarande hänger kvar.
Detta mysterium har många namn, såsom frågan om asymmetri-problemet och baryon-asymmetri-problemet; oavsett namn har fysiker stubbat. Från och med nu har ingen kunnat ge en sammanhängande, konsekvent förklaring till materiens dominans över antimateria, och eftersom det är fysikernas uppgift att förklara hur naturen fungerar börjar det bli irriterande.
Men naturen lämnade några ledtrådar kvar för oss att pussla över. Till exempel, inga bevis för massor av antimateria dyker upp i den så kallade kosmiska mikrovågsbakgrunden - värme kvar från Big Bang, universets födelse. Det tyder på att kaparen inträffade i det mycket tidiga universum. Och det tidiga universum var en ganska galen plats, med alla typer av komplicerad, dåligt förstått fysik på gång. Så om materia och antimateria kommer att delas är det en bra tid att göra det.
Skyll Higgs
I själva verket är den bästa tiden för antimateria att försvinna under den korta men tumultiga epoken i vårt universum när naturens krafter splittrades när kosmos kyldes.
Vid höga energier (som de som finns i en partikelcollider) kombinerar den elektromagnetiska kraften och den svaga kärnkraften sina krafter för att bilda en ny kraft: electroweak. När saker och ting svalnar och återgår till normala vardagliga energier, delas emellertid elstrecket i de två välkända krafterna.
Vid ännu högre energier, som de som hittades i Big Bangs första ögonblick, tror vi att den starka kärnkraften smälter samman med elektroken, och vid ännu högre energier kommer gravitationen att gå med i partiet till en enda enhetlig kraft. Men vi har inte riktigt räknat ut hur tyngdekraften kommer in i spelet ännu.
Higgs-bosonen, som föreslogs att existera på 1960-talet men inte upptäcktes förrän 2012 i Large Hadron Collider, gör arbetet med att dela upp den elektromagnetiska kraften från den svaga kärnkraften. Fysiker är ganska säkra på att splittringen mellan materie-antimatera inträffade innan alla fyra naturkrafter föll på plats som sina egna enheter; det beror på att vi har en ganska tydlig förståelse av universumets fysik efter splittringen, och att lägga till för mycket antimateria i senare epoker bryter med observationer av den kosmiska mikrovågsbakgrunden).
Som sådan spelar kanske Higgs boson en roll.
Men Higgs i sig kan inte klippa det; det finns ingen känd mekanism som bara använder Higgs för att orsaka obalans mellan materia och antimateria.
Tack och lov kan historien om Higgs inte vara över. Fysiker har hittat en enda Higgs-boson i colliderexperiment, med en massa på cirka 125 miljarder elektron volt, eller GeV - för referens väger en proton cirka 1 GeV.
Det visar sig att Higgs kanske inte är ensam.
Det är fullt möjligt att det finns fler Higgs-bosoner som flyter runt som är mer massiva än vad vi för närvarande kan upptäcka i våra experiment. Numera skulle de häftiga Higgs, om de finns, inte göra mycket, inte riktigt delta i någon fysik som vi kan komma åt med våra kollider - Vi har bara inte tillräckligt med energi för att "aktivera" dem. Men i de tidiga dagarna av universum, när energierna var mycket, mycket högre, kunde de andra Higgs ha aktiverats, och dessa Higgs kan ha orsakat en obalans i vissa grundläggande partikelinteraktioner, vilket lett till modern asymmetri mellan materia och antimateria.
Lösa mysteriet
I en nyligen publicerad artikel som publicerades online i förtryckstidsskriftet arXiv föreslog tre fysiker en intressant potentiell lösning: Kanske spelade tre Higgs-bosoner (kallad "Higgs Troika") en omgång het potatis i det tidiga universum och skapade en översvämning av normal materia . När materien berör antimateria - Poof - förintas de två och försvinner.
Och så skulle det mesta av den strömmen av materien förstöra antimaterialet och sväva det nästan helt ut ur existensen i en strömning av strålning. I det här scenariot skulle det finnas tillräckligt med normal materia kvar för att leda till dagens universum som vi känner och älskar.
För att göra detta arbete föreslår teoretikerna att trioen inkluderar den kända Higgs-partikeln och två nybörjare, var och en av denna duo har en massa på cirka 1 000 GeV. Detta nummer är rent godtyckligt, men valdes specifikt för att göra denna hypotetiska Higgs potentiellt upptäckbar med nästa generation partikelkolliderare. Det finns ingen nytta att förutsäga förekomsten av en partikel som aldrig kan upptäckas.
Fysikerna har då en utmaning. Oavsett vilken mekanism som orsakar asymmetri måste ge materien en fördel över antimateria med en faktor på en miljard till en. Och det har ett mycket kort tidsfönster i det tidiga universum att göra sina saker; när krafterna har delats är spelet över och fysik som vi känner till är låst på plats. Och denna mekanism, inklusive de två nya Higgs, måste vara testbar.
Det korta svaret: De kunde göra det. Det är förståeligt en väldigt komplicerad process, men den övergripande (och teoretiska) berättelsen går så här: De två nya Higgs förfaller till partikelduschar i något olika takt och med något olika preferenser för materia framför antimateria. Dessa skillnader byggs upp över tid, och när elkraftkraften delas upp, finns det tillräckligt med skillnad i material-antimateria-partikelpopulationer "byggda in" i universum att normal materia hamnar över antimateria.
Visst, detta löser problemet med baryons asymmetri men leder bara omedelbart till frågan om vad naturen gör med så många Higgs-bosoner. Men vi tar saker ett steg i taget.
