• РЕГИСТРАЦИЯ

Почему во Вселенной почти нет антиматерии?

Vladimir Kouprin
Что же вы творите, люди?!
22 февраля 11:36 4 1107

Когда мы смотрим на Вселенную, на все ее планеты и звезды, галактики и скопления, газ, пыль, плазму, мы видим всюду одни и те же сигнатуры. Мы видим линии атомной абсорбции и эмиссии, видим, что материя взаимодействует с другими формами материи, видим звездообразование и смерть звезд, столкновения, рентгеновское излучение и многое другое. Есть очевидный вопрос, который требует объяснения: почему мы видим все это? Если законы физики диктуют симметрию между материей и антиматерией, Вселенная, которую мы наблюдаем, не должна существовать.

Но мы здесь, и никто не знает, почему.

Почему во Вселенной нет антиматерии?

Подумайте об этих двух противоречивых, на первый взгляд, фактах:

1. Каждое взаимодействие между частицами, которое мы когда-либо наблюдали при любых энергиях, никогда не создавало и не разрушало одну частицу материи, не создавая при этим и не уничтожая равное количество частиц аниматерии. Физическая симметрия между материей и антиматерией очень строгая, ведь:

каждый раз, когда мы создаем кварк или лептон, мы также создаем антикварк и антилептон;

каждый раз, когда кварк или лептон уничтожается, антикварк или антилептон также уничтожается;

созданные или уничтоженные лептоны и антилептоны должны быть в балансе по всей семье летпонов и каждый раз, когда кварк или лептон взаимодействуют, сталкиваются или распадаются, общее число кварков и лептонов в конце реакции (кварки минус антикварки, лептоны минус антилептоны) должно быть и будет таким же, каким было в начале.

Единственный способ изменить количество материи во Вселенной подразумевал также изменение количества антиматерии на такую же величину.

И все же, есть второй факт.

2. Когда мы смотрим на Вселенную, на все звезды, галактики, газовые облака, скопления, сверхскопления и крупномасштабные структуры, кажется, будто все это состоит из материи, а не антиматерии. Везде и всюду, где антиматерия и материя встречаются во Вселенной, происходит фантастический выброс энергии из-за аннигиляции частиц.

Но мы не видим никаких признаков уничтожения вещества антивеществом в самых больших масштабов. Мы не видим никаких признаков того, что некоторые из звезд, галактик или планет, которые мы наблюдаем, сделаны из антивещества. Мы не видим характерных гамма-лучей, которые следовало бы ожидать увидеть, если бы антиматерия сталкивалась с материей и аннигилировала. Вместо этого всюду мы видим только материю, куда ни посмотри.

И это кажется невозможным. С одной стороны, нет никакого известного способа сделать больше вещества, чем антивещества, если обращаться к частицам и их взаимодействию во Вселенной. С другой стороны, все, что мы видим, определенно состоит из вещества, а не антивещества.

На самом деле, мы наблюдали аннигиляцию материи и антиматерии в некоторых экстремальных астрофизических условиях, но только возле гиперэнергетических источников, которые производят вещество и антивещество в равных количествах — черные дыры, например. Когда антивещество сталкивается с веществом во Вселенной, оно производит гамма-лучи очень специфических частот, которые можем затем обнаружить. Межзвездная межгалактическая среда полна материала, и полное отсутствие этих гамма-лучей является сильным сигналом о том, что никогда больше нет большого количества частиц антиматерии, поскольку тогда сигнатура материи-антиматерии была бы обнаружена.

Если вы бросите одну частичку антиматерии в нашу галактику, она просуществует порядка 300 лет, прежде чем будет уничтожена частицей материи. Это ограничение говорит нам, что в Млечном Пути количество антиматерии не может превышать значение 1 частицы на квадриллион (10^15), относительно общего количества материи.

На крупных масштабах — масштабах спутниковых галактик, больших галактик размера Млечного Пути и даже скоплений галактик — ограничения менее строгие, но все же очень сильные. Наблюдая расстояния от нескольких миллионов световых лет до трех миллиардов световых лет, мы наблюдали недостаток рентгеновских и гамма-лучей, которые могли бы указывать на аннигиляцию материи и антиматерии. Даже в больших космологических масштабах 99,999% того, что существует в нашей Вселенной, определенно будет представлено материей (как мы), а не антиматерией.

Как же мы оказались в такой ситуации, что Вселенная состоит из большого количества материи и практически не содержит антиматерии, если законы природы абсолютно симметричны между материей и антиматерией? Что ж, есть два варианта: либо Вселенная была рождена с большим количеством материи, нежели антиматерии, либо что-то произошло на ранней стадии, когда Вселенная была очень горячей и плотной, и породило асимметрию материи и антиматерии, которой изначально не было.

Первую идею проверить научно без воссоздания целой Вселенной не получится, но вторая весьма убедительна. Если наша Вселенная каким-то образом создала асимметрию материи и антиматерии там, где изначально ее не было, то правила, которые работали тогда, останутся неизменными и сегодня. Если мы достаточно умны, мы сможем разработать экспериментальные тесты, раскрывающие происхождение материи в нашей Вселенной.

В конце 1960-х годов физик Андрей Сахаров определил три условия, необходимые для бариогенеза или создания большего количества барионов (протонов и нейтронов), чем антибарионов. Вот они:

1. Вселенная должна быть неравновесной системой.

2. В ней должны быть C- и CP-нарушение.

3. Должны быть взаимодействия, нарушающие барионное число.

Первое соблюсти просто, поскольку расширяющаяся и остывающая Вселенная с нестабильными частицами в ней (и античастицами), по определению, будет вне равновесия. Второе тоже просто, поскольку C-симметрия (замена частиц античастицами) и CP-симметрия (замена частиц зеркально отраженными античастицами) нарушаются во множестве слабых взаимодействий с участием странных, очарованных и прекрасных кварков.

Остается вопрос, как нарушить барионное число. Экспериментально мы наблюдали, что баланс кварков к антикваркам и лептонов к антилептонам явно сохраняется. Но в Стандартной модели физики элементарных частиц не существует явного закона сохранения ни для одной из этих величин по отдельности.

Нужно три кварка, чтобы сделать барион, поэтому на каждые три кварка мы назначаем барионное число (B) 1. Точно так же каждый лептон получит лептонное число (L) 1. Антикварки, антибарионы и антилептоны будут иметь отрицательные числа B и L.

Но по правилам Стандартной модели сохраняется только разница между барионами и лептонами. При правильных обстоятельствах вы можете не только создавать дополнительные протоны, но и электроны к ним. Точные обстоятельства неизвестны, но Большой Взрыв дал им возможность реализоваться.

Самые первые этапы существования Вселенной описываются невероятно высокими энергиями: достаточно высокими, чтобы создать каждую известную частицу и античастицу в большом количестве по знаменитой формуле Эйнштейна E = mc2. Если создание и уничтожение частиц работает так, как мы думаем, ранняя Вселенная должна была быть заполненной равным количеством частиц материи и антиматерии, которые взаимно превращались друг в друга, поскольку доступная энергия оставалась чрезвычайно высокой.

По мере расширения и охлаждения Вселенной нестабильные частицы, однажды созданные в изобилии, будут разрушаться. При соблюдении правильных условий — в частности, трех условий Сахаров — это может привести к избытку вещества над антивеществом, даже если изначально его не было. Задача для физиков — создать жизнеспособный сценарий, соответствующий наблюдениям и экспериментам, который может дать вам достаточный избыток вещества над антивеществом.

Существует три основных возможности возникновения этого избытка вещества над антивеществом:

  Новая физика в электрослабом масштабе может значительно увеличить количество C- и CP-нарушения во Вселенной, что приведет к асимметрии между веществом и антивеществом. Взаимодействия Стандартной модели (через процесс сфалерона), которые нарушают B и L индивидуально (но сохраняют B — L), могут создать нужные объемы барионов и лептонов.

  Новая физика нейтрино при высоких энергиях, на которую нам намекает вселенная, могла бы создать фундаментальную асимметрию лептонов: лептогенез. Сфалероны, сохраняющие B — L, затем могли бы использовать лептонную асимметрию для создания барионной асимметрии.

  Или бариогенез в масштабах теории великого объединения, если новая физика (и новые частицы) существуют в масштабах великого объединения, когда электрослабая сила объединяется с сильной.

У этих сценариев есть общие элементы, поэтому давайте рассмотрим последний из них, просто ради примера, чтобы понять, что могло произойти.

Если теория великого объединения верна, должны быть новые, сверхтяжелые частицы, называемы X и Y, которые обладают как барионоподобными, так и лептоноподобными свойствами. Также должны быть их партнеры из антиматерии: анти-X и анти-Y, с противоположными числами B — L и противоположными зарядами, но с одной массой и временем жизни. Эти пары частица-античастица могут быть созданы в большом количестве при достаточно высоких энергиях, чтобы впоследствии распасться.

Итак, мы наполняем Вселенную ими, а затем они распадаются. Если же у нас есть C- и CP-нарушения, возможно, будут небольшие различия в том, как распадаются частицы и античастицы (X, Y и анти-X, anti-Y).

Если у X-частицы есть два пути: распад на два верхних кварка или на два анти-нижних кварка и позитрон, тогда anti-X должен пройти два соответствующих пути: два анти-верхних кварка или нижний кварк и электрон. Есть важное различие, которое допускается при нарушении C- и CP: X может с большей вероятностью распасться на два верхних кварка, чем анти-X — на два анти-верхних кварка, тогда как анти-X с большей вероятностью распадется на нижний кварк и электрон, чем X — на анти-верхний кварк и позитрон.

При наличии достаточного числа пар и распада таким образом, вы сможете легко получить избыток барионов над антибарионами (и лептонов над антилептонами), где его раньше не было.

Это лишь один пример, иллюстрирующий наше представление о том, что произошло. Мы начали с полностью симметричной Вселенной, подчиняющейся всем известным законам физики, и с горячего, плотного, богатого состояния, наполненного материей и антиматерией в равных количествах. С помощью механизма, который нам еще предстоит определить, подчиняющийся трем условиям Сахарова, эти естественные процессы в конечном итоге создали избыток вещества над антивеществом.

Тот факт, что мы существуем и состоит из материи, неоспорим; вопрос в том, почему наша Вселенная содержит что-то (материю), а не ничего (ведь вещества и антивещества было поровну). Возможно, в этом столетии мы найдем ответ на этот вопрос.

Источник: https://hi-news.ru/science/vo-...

P.S. В.К. На мой взгляд, все эти фантазии современной астрофизики являются следствием пребывания её в плену аксиоматических фантазий "большого взрыва" и "сингулярности" таких астрономических объектов как чёрные дыры, привнесённые в астрофизику из ОТО Эйнштейна. Это и порождает представления о том, что вещество чёрных дыр находится вне досягаемости за "горизонтом событий".

Кроме того, нет никаких объективных методов определения из чего состоят астрономические объекты - из вещества, или антивещества потому, что их различие может быть определено только во взаимодействии вещества с антивеществом.

В силу же того, что наша галактика находится в пространстве уже сформировавшихся галактических структур, которое проходит не один десяток миллиардов лет, в современных представлениях, то сами взаимодействия вещества и антивещества должны наблюдаться на расстояниях, которые ещё мало доступны нашим астрономическим инструментам, поэтому и наблюдаются лишь в исключительных случаях и именно, как указано в статье, в виде высокоэнергетических всплесков.

Здесь также следует отметить, опираясь на убедительные доказательства, приведённые в работах Хокинга, Пенроуза и других теоретиков, того, что чёрные дыры в процессе своего образования "сбрасывают" все заряды, вещество чёрных дыр находится в зарядово-неопределённом состоянии. И именно поэтому чёрные дыры мы обнаруживаем только по их гравитационному потенциалу, собственному моменту вращения и процессах, происходящих в их окрестностях.

Также следует отметить, что в центрах практически всех спиральных и эллиптических, предшествующих спиральным, как верно отмечал ещё Хаббл, располагая их в своей галактической последовательности, галактических структурах находятся чёрные дыры. А это обстоятельство, на мой взгляд, является подтверждением того, что эволюционный цикл таких галактических структур заканчивается сверхмассивной чёрной дырой.

Таким образом, если отвлечься от аксиоматического утверждения сингулярности чёрных дыр, с большой степенью вероятности можно предположить, что новый цикл образования галактических структур начинается со взаимодействия таких сверхмассивных чёрных дыр, а то, что не наблюдается, но обнаруживается во Вселенной, поименованное "тёмной материей" и "тёмной энергией", как раз и являет собой, закончившие свой эволюционный цикл галактические структуры, что и проявляется как структура Вселенной на больших масштабах. А уже взаимодействие чёрных дыр и рождает структуры, состоящие из вещества и антивещества, которые мы и наблюдаем как редкие явления высокоэнергетических всплесков, а чаще как квазары. Но это уже другой разговор.

Вот где-то так, вкратце, не вдаваясь в подробности.

Что же вы творите, люди?!

Коррупционер Шредингера

Россия – страна, в которой всё может быть не тем, чем кажется.Вот мы видим бизнесмена, близкого к власти. И видим, как он раз за разом получает крупные государственные заказы. Память услужливо подсовы...

Боязнь остаться без мобильного устройства!

Номофобия - боязнь остаться без мобильного устройства! Вечер был золотым, вид на закат из пляжного ресторана на открытом воздухе на Пхукете был захватывающим и удивительно романтичным.По...

Фатальная ошибка: американская компания Boeing несет миллиардные убытки

Проклятье Boeing 737 MAX сильно ударит по бюджету производителя. Большинство государств уже отказались от опасных и запретили полеты 737 MAX через свои воздушные пространства. Американс...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Загрузка...
    Sage Сегодня 16:21

    НАСА сообщило о приближении "Мощной бури космических лучей"

    Десять лет назад НАСА сообщило о "мощной буре космических лучей". В 2009 году радиация, испепеляющая Землю из глубокого космоса, достигла 50-летнего максимума, регистрируя уровни, никогда ранее не наблюдавшиеся в течение космической эры. Это произойдет снова.Наземные нейтронные мониторы и высотные космические лучевые шары регистрируют новое увеличение к...
    589

    Магия номера телефона!

    Магия номера телефона! Нумерология! Миром правят цифры, не все это знают!С помощью нумерологии можно узнать, как влияет на жизнь номер телефона. Телефонные номера для многих — это просто набор цифр, в нумерологии же каждая цифра обладает своими вибрациями и магией, которые оказывают влияние на людей. итак, эксперты рекомендуют узнать о том, какие вибраци...
    397
    fkmrf123 21 апреля 20:20

    Международный день Матери-Земли

    Каждый год 22 апреля отмечается не просто большой, а поистине глобальный праздник — Международный день Матери-Земли(International Mother Earth Day) — день нашего общего уютного дома.Праздник был учрежден на 63-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН в 2009 году (резолюцией № A/RES/63/278, соавторами которой выступили более 50 государств-членов ООН) и отмечае...
    205
    Анатолий Чернов 20 апреля 16:06

    В Китае изучают возможность высадки человека на Луну

    В Китае занялись изучением возможности высадки человека на поверхность Луны. О планах КНР рассказывают СМИ, ссылаясь на заявления Юй Гобинь, замглавы центра лунных и космических исследований при CNSA. В Китае изучают возможность высадки человека на Луну По утверждениям Гобиня, вопрос высадки человека на Луну даже после успеха в этом деле США уже много л...
    728
    Vladimir Kouprin 20 апреля 12:24

    Установлена связь между светимостью квазара и массой его гало из темной материи.

    Ученые использовали крохотные искажения реликтового излучения, вызываемые гравитацией материи объектов Вселенной и зарегистрированные спутником Planck («Планк») Европейского космического агентства, для обнаружения связи между светимостью квазара – яркого ядра активной галактики – и массой большего по размерам «гало» из темной материи, внутри которого расположен квазар...
    287
    Nikkuro 19 апреля 12:21

    Сотня нежданных Хиросим

    Почему астероидные взрывы в сотни килотонн случаются над нашими головами так внезапно и чем все это может закончиться  Несколько месяцев назад у восточных берегов России случился взрыв на 170 килотонн — на порядок больше, чем в Хиросиме. Сто лет назад от еще более мощного взрыва погибли три жителя России, ставшие первыми в письменной истории жертвами падения...
    1757
    mdugelnyj 19 апреля 14:55

    Ученые внесли новое предложение для исследования первичной Вселенной

    Ученые из Гарвардского университета представили вниманию новое предложение для исследования первичной Вселенной. По мнению специалистов, суть метода заключается в поиске сигналов, представляющих сжатие пространства. Подробности научной работы опубликованы в издании Phys. В поисках решения нескольких загадок, обнаруженных в начальном состоянии Большого взрыва, ученые р...
    371
    Sage 19 апреля 14:27

    Наша Земля – живой организм? Удивительная гипотеза Геи.

    Забудьте о бездушном куске камня с водой и шумными людьми. На самом деле, мы все живем на гигантском организме! По крайне мере, в этом убеждены сторонники необычной гипотезы Геи, с которой мы познакомимся поближе.Кто такая «Гея»?В божественном пантеоне Древней Греции божеством Земли выступала Гея. Она считалась матерью всего живого. Появилась после Хаос...
    1518
    Vladimir Kouprin 18 апреля 08:30

    Невидимая «тёмная материя» и эволюция галактик.

    Чем дольше остается нерешенной загадка темной материи, тем больше появляется экзотических гипотез о ее природе, включая новейшую идею о наследовании гигантских черных дыр у предыдущей Вселенной. Для того чтобы знать, что нечто существует, видеть его необязательно. Так когда-то по гравитационному влиянию на движение Урана были открыты Нептун и Плутон, а с...
    751

    Нечто

    В одной из работ я рассказывал, что поддерживаю теорию советского авиаконструктора барона Роберто Орос ди Бартини о шестимерном пространстве в котором находится человечество. Мне бы хотелось расширить эту тему и сколь возможно поправить барона. ...  НЕЧТО https://zen.yandex.ru/media/bylina/nechto-5cb43753c98ecf00b315a855...
    969

    Крым, как отражение её сознания / Магические знаки Сущего

    Крым, как отражение её сознания / Магические знаки Сущего Эпиграф : - 13-ый, это Пограничный Мир, и Он здесь не повелевает, здесь повелеваем мы!- Ему принадлежит Духовный Мир Терры, мы повелеваем лишь дерьмом!- Мордыхай, мы повелители дерьма?- Иезекиль, вы все-таки не удержались .... ? Карма была прекраснее самой Богини Афродиты!Бог залюбов...
    727
    Zorin 11 апреля 12:57

    Орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter не сумел обнаружить на Марсе метан

    Специалисты рассказали, что на Марсе не удалось обнаружить метан. Орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter на протяжении полугода искал данный газ, но пока результаты отрицательные.Орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter не сумел обнаружить на Марсе метан Представители Института космических исследований российской академии наук (ИКИ РАН) обнародовали первую информацию об и...
    680
    Дима Васильков 11 апреля 03:07

    От чего отталкиваются атомы

                                           Пространство, время, материя- это единая целая                                        неделимая реальность. Законы сохранения я...
    595

    Аттракционы Бесса / Бога добра на Конте! (+18)

    Аттракционы Бесса / Бога добра на Конте! Арианна спасибо за клип : Jennifer Lopez "Medicine" ft. French Montana! Что есть аттракционы и песочница, когда Наш Конт не место для свиданий? Сюда приходят умудренные наукой, все фарисеи, книжники и мудрецы в глазах своих, потомки жалких педерастов - те...
    825
    Славик Яблочный 9 апреля 09:10

    А это интересно. Как космические лучи действуют на мозг?

    Как космические лучи действуют на мозг?Нейрофизиологи из МФТИ, НИИ Анохина и Курчатовского института проследили за действием нейтронов на мозг мышей и пришли к выводу, что они не ухудшают интеллектуальные способности грызунов, но подавляют формирование новых клеток в центре памяти. Их выводы были представлены в журнале NeuroReport."Насколько нам известно, это третья в...
    594

    Ученые предполагают - Наш мир — симуляция (+18)

    Ученые предполагают - Наш мир — симуляция (+18) Илона Маск утверждает - Земля не является реальной и мы, скорее всего, живем в компьютерной симуляции: «Шансы, что мы живем в основной реальности, — миллиард к одному». Мы воспринимаем как реальность то, что на самом деле является массивным компьютерным моделированием, созданным более изощренн...
    1561
    Yuri Ivanov 3 апреля 15:59

    Есть ли Бог! Ответ очевиден

    он просто следует из последних научных достижений. Я уж не говорю о Большом Взрыве, когда Бог, оказывается. был прежде Материи. Я говорю о естественной истории Земли.. Свидетельств несколько, а сама теория называется катастрофизмом..Дело в том, что законы физики отрицают эволюцию. Только импульсно повторяющийся режим, релаксационный как сварочный шов, на нем то впад т...
    981
    Zorin 31 марта 13:55

    Зонд «Паркер» пошел на второе тесное сближение с Солнцем

    Зонд «Паркер» пошел на второе тесное сближение с Солнцем, необходимое для изучения процессов в короне звезды. 4 апреля аппарат пролетит в 24 млн километрах от объекта исследования.Зонд «Паркер» пошел на второе тесное сближение с Солнцем Миссия стартовала 13 августа прошлого года. Зонду «Паркер» предстоит изучить электромагнитные поля, атмосферу и солнечный ветер. От п...
    1501
    Vladimir Kouprin 31 марта 07:03

    В пять раз быстрее света.

    В.К. Продолжая уже давно начатую и неоднократно продолженную тему в попытке разобраться, что же собой являет Вселенная и Мир вообще, как проявление непрерывно творящегося Бытия, хочу предложить вам некоторые астрономические наблюдения последнего времени, хорошо укладывающиеся в контекст того, о чём я писал уже не раз.Ничто во вселенной не может быть быстрее скорости с...
    1249
    Vladimir Kouprin 30 марта 08:21

    Ученые нашли галактики, нарушающие законы стандартной модели физики.

    В.К. Те, кто знакомился с моими публикациями, возможно помнят, что я писал по поводу «тёмной материи» и «тёмной энергии» в контексте гипотезы, предположенной мной в плане рождения и эволюции галактик.Сейчас я хочу предложить вашему вниманию, если позволите, подборку материалов свидетельствующую о том, что наблюдаемые свойства вселенной не соответствуют тем моделям, ко...
    2192
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика