Почему в нашей Вселенной не хватает антивещества, или Недостатки гравитационного бариогенезиса — Космос

Наука и образование

Почему в нашей Вселенной не хватает антивещества, или Недостатки гравитационного бариогенезиса - Космос

Елена Арбузова из государственного университета «Дубна» рассмотрела гравитационный бариогенезис — процесс образования обычной материи, в ходе которого ее стало куда больше, чем антиматерии. Она пришла к выводу, что при всей перспективности модели гравитационного бариогенезиса в целом она пока не может удовлетворительно объяснить образование материи в наблюдаемой Вселенной. В связи с этим, полагает исследовательница, нужны какие-то дополнительные механизмы, объясняющие случившееся. С текстом соответствующей работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

В наблюдаемой Вселенной материя явно доминирует над антиматерией, второй вообще исчезающе мало. Это очевидно из того, что аннигиляция при столкновении частиц обычной материи и антиматерии почти не наблюдается. Такая ситуация получила название барионной асимметрии Вселенной. Объяснить это не так просто: по расчетам, исходно материи и антиматерии должно было быть примерно одинаково. На данный момент в научном сообществе нет общепринятых механизмов, объясняющих, как появилась барионная асимметрия.

Автор рассматривает такие варианты бариогенезиса, которые позволяли бы обычной материи образоваться в куда больших количествах, чем антиматерии, но без серьезных изменений известной физики. В качестве такого сценария она использует ранее предложенный другими исследователями спонтанный гравитационный бариогенезис. При нем в ранней Вселенной в фазе ее расширения возникают значительные гравитационные неустойчивости. Исходная неоднородность распределения масс в ранней Вселенной при таких неустойчивостях вместе с высокочастотными изменениями кривизны пространства-времени ведут к фактической блокировке образования антивещества и при этом довольно энергичному образованию обычной материи.

Исследовательница разбирает то, насколько сценарий гравитационного бариогенезиса совместим с наблюдаемой нами сегодня Вселенной. Согласно ее расчетам, взаимодействие полей, типичных для барионных частиц, с геометрией пространства-времени, типичного для нашей Вселенной, ведет к появлению сильных гравитационных нестабильностей, «побочных эффектов», несовместимых с современными представлениями об устройстве Вселенной. В частности, нестабильности могут привести к чрезмерному нагреву ранней Вселенной до температур, при которых даже образование кварков не было бы возможным. Очевидно, в нашей Вселенной все иначе: кварки явно образовались, сделав тем самым возможным существование и нас, людей.

В целом, заключает исследовательница, одного механизма гравитационного бариогенезиса недостаточно, чтобы объяснить барионную асимметрию Вселенной. Нужны какие-то дополнительные механизмы, которые модифицировали бы гравитационные взаимодействия в ранней Вселенной таким образом, чтобы избежать описанных выше неприятных «побочных эффектов». В качестве подобного механизма она видит модифицированную теорию гравитации. Проработкой этого механизма она планирует заняться в будущем.

В настоящее время большинство физиков и космологов с понятной осторожностью относятся к теориям модифицированной гравитации, в которой она так или иначе отличается от гравитации эйнштейновской. В то же время меньшинство исследователей убеждено в том, что без модифицированной теории гравитации решить целый ряд проблем современной физики — от темной материи до той же барионной асимметрии — не получится.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *