ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА (albercul) wrote,
ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА
albercul

Categories:

4610. Антиматерия за стеной



Предложен механизм разрушения «стенок» между материей и антиматерией в ранней Вселенной, обеспечивших возникновение нашего домена Вселенной.

Российские космологи попытались решить одну из главных загадок нашей Вселенной – почему в ней практически нет антиматерии и она состоит практически полностью только из материи. Такому «перекосу» в сторону материи мы обязаны своим существованием. Ведь если при рождении Вселенной количество материи и антиматерии было бы одинаково, то они бы взаимно уничтожили друг друга в процессе аннигиляции, и современная Вселенная просто бы не возникла. Этот факт необъясним с точки зрения современной теории микромира – Стандартной модели, из которой следует, что ранняя Вселенная была симметрична, и антиматерии в ней возникло столько же, сколько и материи. Однако существует несколько гипотез о том, как такая асимметрия могла возникнуть.

Возможно, какие-то из Галактик на этом фото состоят из антиматерии. Фото звёздного неба с большим разрешением сделано космическим телескопом Хаббл (NASA, ESA, P. Oesch, M. Montes).
График зависимости толщины стенки от времени. В период инфляции толщина сильно растёт, а затем уменьшается до нуля

Одна из них заключается в том, что мы живём в огромной области пространства, заполненной материей, но где-то далеко во Вселенной существуют и другие области, состоящие либо из антиматерии, либо из материи. Эти области получили название доменов. Они случайным образом возникли в самом начале развития Вселенной, а затем расширились до современных размеров. Однако, чтобы материя и антиматерия из соседних доменов не уничтожили друг друга, эти домены должны быть разделены неким барьером – доменной стенкой. Это понятие пришло в космологию из материаловедения, где так называют границы между областями с различными направлениями намагниченности в магнетиках, также называемых доменами.

Что же привело к такой картине мироздания? Предположим, что в ранней Вселенной существовало некое поле, которое имело некое значение – пусть это будет условный ноль. В результате случайного процесса, как говорят физики, спонтанного нарушения симметрии, в каких-то областях пространства (доменах) поле приняло отрицательное значение, условно «–1», а в каких-то положительное – условно «+1». Это привело к тому, что в одних доменах рождалась в основном материя, а в других – антиматерия. А там, где эти домены соприкасаются, поле плавно меняет своё значение от «–1» до «+1». Такая переходная область и есть доменная стенка. Причем в ней гравитация не притягивает, а отталкивает, обеспечивая надёжное разделение доменов.

Гипотеза очень красивая, но у неё есть существенная проблема: астрономы не наблюдают доменные стенки в современной Вселенной. Теория предсказывает, что они должны содержать огромное количество энергии, а, значит, должны приводить к тому, что физические свойства Вселенной не будут одинаковы во всех направлениях (изотропны). В частности гравитация и температура реликтового излучения будут зависеть от направления наблюдения – будут анизотропными. Как пошутили авторы работы: «доменные стенки испортят нашу Вселенную». А это не было обнаружено. Поэтому целый ряд космологов, в том числе академик В. А. Рубаков, считают эту гипотезу, скорее всего, «запрещённой». Однако её сторонники пытаются найти решение проблемы.

Космологи из Лаборатории космологии и элементарных частиц Новосибирского государственного университета, возглавляемой доктором физ.-мат. наук Александром Долговым, предложили механизм разрушения доменных стенок, начинающийся ещё на стадии инфляционного расширения Вселенной. Поле, породившее домены исчезает, так что к настоящему времени стенки перестают существовать, но сами домены вещества и антивещества сохраняются. Причём численные расчёты показывают, что достаточно толстые стенки при определённых параметрах могут предварительно возрасти до космологических масштабов. Возникшая переходная область продолжает разделять домены с материей и антиматерией даже после исчезновения поля, уберегая их от гибели.

В дальнейшем новосибирские физики планируют продолжить свои исследования. Они хотят получить количественные предсказания, чтобы можно было сравнить их с результатами астрономических наблюдений. В частности, они хотят понять, на каком минимальном расстоянии от нас могут находиться домены антиматерии. В оптимистичном сценарии это, возможно, «всего» несколько сотен миллионов световых лет. Как знать, вдруг какое-нибудь далёкое скопление галактик, которое астрономы наблюдают уже много лет, на самом деле состоит из антиматерии.

Результаты работы опубликованы в журнале The European Physical Journal C.
Исследователи представляют также Институт теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова (НИЦ «Курчатовский институт» - ИТЭФ) и Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН).

По материалам пресс-релиза ИЯФ СО РАН.

Автор: Алексей Понятов

Источник

Tags: космология, симметрично-асимметричная Вселенная, физика, физики, физические взаимодействия
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment