Во Вселенной практически нет антиматерии. Посему?

    Когда мы следим на Вселенную, на все про все ее планетки и суперзвезды, галактики и накопления, газ, пыль, плазму, мы лицезреем везде одни и те самые сигнатуры. Мы лицезреем полосы атомной абсорбции и эмиссии, лицезреем, что материя ведет взаимодействие с иными формами материи, лицезреем звездообразование и гибель кинозвезд, столкновения, рентгеновское излучение и почти все альтернативное. Существуют тривиальный вопросец, который просит разъяснения: посему мы лицезреем все это же? Ежели законы физики диктуют симметрию меж материей и антиматерией, Вселенная, которую мы смотрим, и не обязана существовать.

    Во Вселенной практически нет антиматерии. Посему?

    Однако мы тут, и никто и не знает, посему.

    Посему во Вселенной нет антиматерии?

    Задумайтесь о этих двух противоречивых, на первый взор, фактах:

    1. Каждое взаимодействие меж частичками, которое мы когда-либо следили при каких бы то ни было энергиях, ни разу и не образовывало не разрушало одну частичку материи, и не создавая при сиим не уничтожая равное количество частиц аниматерии. Физическая симметрия меж материей и антиматерией максимально строгая, ведь:
    • всякий раз, когда мы создаем кварк либо лептон, мы а также создаем антикварк и антилептон;
    • всякий раз, когда кварк либо лептон уничтожается, антикварк либо антилептон а также уничтожается;
    • сделанные либо уничтоженные лептоны и антилептоны обязаны быть в балансе по всей семье летпонов и всякий раз, когда кварк либо лептон ведут взаимодействие, сталкиваются либо разлагаются, массовое число кварков и лептонов в финале реакции (кварки минус антикварки, лептоны минус антилептоны) обязано быть и будет этаким же, каким существовало сначала.

    Один-единственный метод сконфигурировать количество материи во Вселенной предполагал а также изменение количества антиматерии на этакую же величину.

    И тем не менее, существуют второй факт.

    1. Когда мы следим на Вселенную, на все про все суперзвезды, галактики, газовые облака, накопления, сверхскопления и крупномасштабные структуры, кажется, как будто все это же состоит из материи, а уж и не антиматерии. Всюду и везде, где антиматерия и материя встречаются во Вселенной, происходит умопомрачительный выхлоп энергии по причине аннигиляции частиц.

    Однако мы и не лицезреем никаких признаков ликвидирования вещества антивеществом в наибольших масштабов. Мы и не лицезреем никаких признаков тамошнего, что некие из кинозвезд, галактик либо планет, кои мы смотрим, изготовлены из антивещества. Мы и не лицезреем свойственных гамма-лучей, кои следовало бы ждать узреть, если б антиматерия сталкивалась с материей и аннигилировала. Заместо сего везде мы лицезреем лишь материю, куда ни взгляни.

    И это же кажется неосуществимым. С одной стороны, нет никакого выдающегося метода предпринять все больше вещества, чем антивещества, ежели обращаться к крупицам и них взаимодействию во Вселенной. С альтернативный стороны, все, что мы лицезреем, точно состоит из вещества, а уж и не антивещества.

    На деле, мы следили аннигиляцию материи и антиматерии в энных экстремальных астрофизических критериях, однако лишь около гиперэнергетических источников, кои создают вещество и антивещество в равных количествах — темные прорехи, к примеру. Когда антивещество сталкивается с раствором во Вселенной, оно осуществляет гамма-лучи максимально специфичных частот, кои можем потом найти. Межзвездная межгалактическая среда полна материала, и тотальное отсутствие этих гамма-лучей является мощным сигналом об фолиант, что ни разу все больше нет немалого количества частиц антиматерии, так как тогда-то сигнатура материи-антиматерии существовала бы найдена.

    Ежели вы бросите одну частицу антиматерии в нашу галактику, она просуществует порядка 300 лет, до того как будет уничтожена крупицей материи. Это же ограничение разговаривает нам, что в Млечном Пути количество антиматерии и не может превосходить значение 1 крупицы на квадриллион (1015), относительно полного количества материи.

    Во Вселенной практически нет антиматерии. Посему?

    На больших масштабах — масштабах спутниковых галактик, большенных галактик объема Млечного Пути и даже накоплений галактик — ограничения наименее строгие, однако тем не менее максимально мощные. Следя расстояния от пары миллионов световых лет перед началом трех млрд световых лет, мы следили недочет рентгеновских и гамма-лучей, кои могли бы указывать на аннигиляцию материи и антиматерии. Даже в большенных космологических масштабах 99,999% тамошнего, что бытует в нашей Вселенной, точно будет представлено материей (как только мы), а уж и не антиматерией.

    Как мы оказались в этакий ситуации, что Вселенная состоит из немалого количества материи и почти и не содержит антиматерии, ежели законы природы полностью симметричны меж материей и антиматерией? Что ж, существуют два случая: или Вселенная существовала рождена с наибольшим количеством материи, ежели антиматерии, или что-то вышло на ранешней стадии, когда Вселенная существовала максимально жаркой и плотной, и породило асимметрию материи и антиматерии, которой вначале и не существовало.

    Первую идею проверить научно без воссоздания целой Вселенной и не удастся, однако вторая очень убедительна. Ежели наша Вселенная каким-то образом сделала асимметрию материи и антиматерии там, где вначале ее и не существовало, то руководила, кои ишачили тогда-то, останутся прежними и сейчас. Ежели мы довольно мозговиты, мы сможем создать экспериментальные испытания, раскрывающие происхождение материи в нашей Вселенной.

    В финале 1960-х годов физик Андрей Сахаров сформулировал три условия, нужные для бариогенеза либо сотворения заглавного количества барионов (протонов и нейтронов), чем антибарионов. Вот они:

    1. Вселенная обязана быть неравновесной системой.
    2. Внутри нее обязаны быть C- и CP-нарушение.
    3. Обязаны быть взаимодействия, нарушающие барионное число.

    Первое соблюсти ординарно, так как расширяющаяся и остывающая Вселенная с нестабильными частичками внутри нее (и античастицами), по определению, будет вне равновесия. Второе тоже ординарно, так как C-симметрия (подмена частиц античастицами) и CP-симметрия (подмена частиц зеркально отраженными античастицами) нарушаются во огромном количестве хлипких взаимодействий с ролью странноватых, очарованных и великолепных кварков.

    Останется вопросец, как только нарушить барионное число. Экспериментально мы следили, что баланс кварков к антикваркам и лептонов к антилептонам очевидно сохраняется. Однако в Обычной фотомодели физики простых частиц и не бытует очевидного закона сохранения ни для одной из этих величин по отдельности.

    Надо три кварка, дабы предпринять барион, потому на каждые три кварка мы назначаем барионное число (B) 1. Определенно эдак же каждый лептон получит лептонное число (L) 1. Антикварки, антибарионы и антилептоны будут иметь отрицательные цифры B и L.

    Однако по правилам Обычной фотомодели сохраняется лишь разница меж барионами и лептонами. При правильных обстоятельствах вы сможете не совсем только производить добавочные протоны, да и электроны к ним. Четкие происшествия неопознаны, однако Объемной Взрыв отдал им же вероятность сбываться.

    Самые первые этапы существования Вселенной описываются неописуемо высоченными энергиями: довольно высоченными, дабы сделать каждую знаменитую частичку и античастицу в огромном количестве по известной формуле Эйнштейна E = mc2. Ежели производство и ликвидирование частиц ишачит эдак, как только мы думаем, ранешняя Вселенная обязана существовала быть наполненной равным количеством частиц материи и антиматерии, кои взаимно преобразовывались друг в друга, так как относительно доступная энергия оставалась очень высочайшей.

    Во Вселенной практически нет антиматерии. Посему?

    По мере расширения и остывания Вселенной нестабильные крупицы, в один прекрасный момент сделанные в обилии, будут разрушаться. При соблюдении правильных условий — а именно, трех критерий Сахаров — это же может привести к излишку вещества над антивеществом, даже ежели вначале его и не существовало. Задачка для физиков — сделать жизнестойкий сценарий, надлежащий наблюдениям и тестам, который может отдать для вас достаточный излишек вещества над антивеществом.

    Бытует три главных способности появления сего излишка вещества над антивеществом:

    • Новенькая физика в электрослабом масштабе может изрядно прирастить количество C- и CP-нарушения во Вселенной, что приведет к асимметрии меж раствором и антивеществом. Взаимодействия Обычной фотомодели (сквозь процесс сфалерона), кои нарушают B и L персонально (однако сохраняют B — L), умеют сделать надобные объемы барионов и лептонов.
    • Новенькая физика нейтрино при больших энергиях, на которую нам намекает вселенная, могла бы сделать фундаментальную асимметрию лептонов: лептогенез. Сфалероны, сохраняющие B — L, потом могли бы применять лептонную асимметрию для сотворения барионной асимметрии.
    • Либо бариогенез в масштабах теории величавого сплочения, ежели новенькая физика (и новейшие крупицы) есть в масштабах величавого сплочения, когда электрослабая сила соединяется воединыжды с мощной.

    У этих сценариев существуют общие элементы, потому давайте разглядим крайний из их, ординарно ради примера, дабы осознать, что могло произойти.

    Ежели теория величавого сплочения верна, обязаны быть новейшие, сверхтяжелые крупицы, именуемы X и Y, кои владеют как только барионоподобными, эдак и лептоноподобными качествами. А также обязаны быть них партнеры из антиматерии: анти-X и анти-Y, с обратными числами B — L и обратными зарядами, однако с одной толпой и временем жизни. Эти нескольких частица-античастица умеют быть сделаны в огромном количестве при довольно больших энергиях, дабы потом распасться.

    Итак, мы наполняем Вселенную ими, а уж потом они разлагаются. Ежели же у нас существуют C- и CP-нарушения, может быть, будут маленькие разницы в фолиант, как только разлагаются крупицы и античастицы (X, Y и анти-X, anti-Y).

    Ежели у X-частицы существуют два пути: распад на два верхних кварка либо на два анти-нижних кварка и позитрон, тогда-то anti-X обязан пройти два соответственных пути: два анти-верхних кварка либо нижний кварк и электрон. Существуют значимое различие, которое допускается при сбое C- и CP: X может с наибольшей вероятностью распасться на два верхних кварка, чем анти-X — на два анти-верхних кварка, тогда-то как только анти-X с наибольшей вероятностью распадется на нижний кварк и электрон, чем X — на анти-верхний кварк и позитрон.

    При наличии достаточного цифры пар и распада таким макаром, вы сумеете не сложно получить излишек барионов над антибарионами (и лептонов над антилептонами), где его ранее и не существовало.

    Это же только один пример, иллюстрирующий наше представление об фолиант, что вышло. Мы начали с целиком симметричной Вселенной, подчиняющейся всем знаменитым законам физики, и с жаркого, плотного, обеспеченного состояния, заполненного материей и антиматерией в равных количествах. При помощи механизма, который нам гораздо предстоит обусловить, подчиняющийся трем условиям Сахарова, эти естественные процессы в итоге сделали излишек вещества над антивеществом.

    Тамошний факт, что мы существуем и состоит из материи, неоспорим; вопросец в фолиант, посему наша Вселенная содержит что-то (материю), а уж и не ничего (ведь вещества и антивещества существовало поровну). Может быть, в этом столетии мы обнаружим ответ на этот вопросец.

    Как только думаете, посему во Вселенной практически нет антивещества? Поведайте в нашем чате в Телеграме.