Ещё раз об #антимирах
Профессор Политехнического университета, член-корреспондент РАН Андрей Михайлович Быков на прошлой неделе выступил в Академическом университете с захватывающей лекцией об антиматерии во Вселенной. Андрей Михайлович вкратце напомнил слушателям, что #Вселенная сейчас состоит на 73% из #тёмной #энергии, природа которой совершенно неизвестна, на 23% — из тёмной #материи, о которой уже есть кое-какие догадки, и всего лишь на 4% из "нормального" вещества, из которого состоим и мы с Вами. Впрочем, соотношения этих субстанций менялись в течение жизни Вселенной: на заре её существования преобладало #излучение, затем пальма первенства перешла к материи, а плотность темной энергии оставалась неизменной и возобладала лишь около 5 миллиардов лет назад, вследствие расширения Вселенной.
Темпы расширения Вселенной можно вычислить при помощи так называемых стандартных свечей — #сверхновых типа Ia. Их абсолютная светимость практически одинакова, поэтому расстояние до них можно определить по видимой яркости. Одновременно по красному смещению (спектральному сдвигу) вычисляется скорость. Таким образом мы получаем зависимость скорости от расстояния. Последние данные указывают, что Вселенная расширяется с ускорением, то есть Большого схлопывания не будет, и Большой взрыв не повторится.
О природе загадочной тёмной материи сейчас размышляют учёные со всего мира. Единственное взаимодействие, в котором участвуют эти частицы — гравитационное (благодаря избыточной гравитации в галактиках и была открыта тёмная материя). На данный момент известно, что тёмная материя может быть распределена в пространстве иначе, чем обычное вещество (и даже известны галактики, лишённые тёмной материи). Следовательно, это отдельная субстанция, а не свойство пространства или гравитации. В числе гипотез называют холодную тёмную материю (cold dark matter, CDM), состоящую из очень тяжёлых частиц, и жидкую тёмную материю, состоящую, напротив, из очень лёгких частиц. Следы распада тёмной материи пытаются найти в спектре позитронов высокой энергии, однако есть и альтернативная интерпретация, о которой мы уже писали.
Ещё одно интригующее явление — нарушение симметрии в ранней Вселенной, одним из следствий которого стало появление галактик, звёзд и человечества. В горячей Вселенной сразу после большого взрыва вещество находилось в равновесии с излучением. Пары частица-античастица рождались и вновь аннигилировали в пары энергичных фотонов.
По мере остывания рождение пар становилось всё менее вероятным. По идее все частицы должны были аннигилировать с античастицами, оставив расширяющееся пространство, заполненное остывающими фотонами. Но сложилась так, что в какой-то момент число частиц превысило число античастиц (одна лишняя частица и десять миллиардов пар). Из этого избытка и было образовано окружающее нас вещество.
Однако эта асимметрия вызывает множество вопросов. Самый очевидный — почему так? Но есть и альтернативный вопрос: везде ли так? Если предположить, что в нашей области Вселенной преобладает вещество, а в какой-то другой — наоборот, вопрос о дискриминации антивещества снимается, зато возникает гипотеза о существовании антизвëзд и антимиров, которая косвенно подтверждается последними данными спутника AMS. Об этом мы также писали в одном из постов.
Можно подумать, что на границах мира и антимира постоянно идёт взрывная аннигиляция, но на самом деле межзвёздное вещество очень разреженно, и встречи частиц с античастицами маловероятны. Таким образом, Вселенная может быть неоднородна по составу, но в среднем симметрична.
