Антимир

Первым идею о симметрии заряда во Вселенной высказал П. Дирак в 1933 году. В своей Нобелевской речи П. Дирак отметил, что если имеется симметрия между отрицательными и положительными зарядами, то возможно существуют звезды, которые в основном состоят из:

• электронов и протонов;
• другие из позитронов и антипротонов.

Данные виды звезд должны иметь одинаковые спектры и современные методы астрономии неспособны их различить.

Возможны разные варианты предположений о том, насколько удалены друг от друга области с веществом и антивеществом. Имеются предположения, что:

• звезды из антивещества присутствуют в нашей Галактике;
• в других вариантах имеются галактики и антигалактики в одном скоплении галактик;
• по третьей версии вещество и антивещество находятся на очень больших расстояниях.

Не все современные ученые поддерживают идею о зарядово-симметричной Вселенной. Опираясь на законы физики, которые рассматриваются в лабораториях нельзя выбрать между «симметричной» и «несимметричной» теориями Вселенной.

Современная теория гравитационного поля учитывает различие знаков гравитационных зарядов частиц и античастиц. Согласно данной теории изначально однородная и изотропная гравитационно нейтральная Вселенная расслаивается на области:

• Одни из данных областей состоят из частиц (миры).
• Другие области заполнены античастицами (антимиры).

Существует гипотеза о том, что уже более 15 лет астрономы наблюдают миры и антимиры. Антимиры – это довольно яркие пятна на монотонном фоне реликтового излучения. Угловой радиус таких пятен примерно один градус.

Изменение температуры данного излучения в результате имеющихся пятен порядка $\frac{\Delta T}{T}\approx 10^{-5} – 10^{-4}$.

Гипотезы о начальных возмущениях

Теории, которые описывают развитие неоднородностей, основываются на вычислении эволюции возмущений при исходных условиях, которые задают. Неопределённость в этих теориях связана с выбором начальных возмущений, который является во многом произвольным.

Неопределённость информации о первоначальных возмущениях заставляет рассматривать разные гипотезы о них. Например, существуют

• гипотеза о адиабатических возмущениях;
• гипотеза о первичной турбулентности вещества космоса (теория вихревых возмущений космической среды).

В основании названных гипотез находится общая теория относительности (ОТО).

Интересной идеей стала идея Омнеса о зарядово-симметричном мире и начальных возмущениях, которые связаны с распадом его на области вещества и антивещества.

Данная гипотеза сложно согласуется с общей теорией относительности, и она не подтверждена в наблюдениях. Многие ученые полагают, что, не смотря на красоту предположения, теория Омнеса встречает трудности такого рода, что данная картина эволюции неверна.

К таким проблемам теории относят:

• в соответствии с расчетами ОТО еще на первых этапах формирования Вселенной все частицы и античастицы должны были аннигилировать. Согласно стандартной космологической модели возможность выжить заметному количеству антивещества через $10^{-3} c$ после того как произошел «Большой взрыв» невозможно;
• в теории Омнеса отсутствует механизм увеличения областей, которые занимают частицы и античастицы. Нет регулярного механизма деления частиц и античастиц.

Современная космология полагает, что существующая Вселенная строится из «лишних» барионов, которые появились на этапе возникновения Вселенной, когда произошло нарушение барионной симметрии. При этом каждому миллиарду пар барионов и антибарионов соответствует один «лишний» барион.

Существуют теории в которых высказываются сомнения в истинности теории ОТО, полагающей, что гравитация не делает различий между частицами и античастицами. Предполагается, что источником поля гравитации служат гравитационные заряды и токи. При этом гравитационные заряды частиц и античастиц противоположны по знаку.

Гравитационные заряды одного знака притягиваются.

Существуют частицы, которые сами себе являются античастицами. Таковыми являются фотоны. Гравитационный заряд таких объектов равен нулю, следовательно, излучение фотонов является гравитационно нейтральным. Но есть работы, в которых данное положение опровергается, при этом считается, что у фотона имеется античастица, отличная от него.

Предполагается, что излучение во Вселенной содержит частиц и античастиц поровну, при этом оно является нейтральным гравитационно.

Существуют теории, предлагающие модифицировать ОТО, так чтобы идея, о появлении структур во Вселенной в результате ее распада на миры и антимиры стала логичной и естественной. В этих работах предлагается механизм распада Вселенной. Данный регулярный механизм объясняется различием знаков гравитационных зарядов частиц и античастиц.

Его суть в том, что гравитационные заряды одного знака притягиваются, противоположных – отталкиваются, и это становится основанием роста неоднородностей гравитационных зарядов во Вселенной.

Качественное описание расслоения Вселенной на миры и антимиры

В рамках модели Вселенной, которая нейтральна по электрическому и гравитационному зарядам, отсутствует проблема неопределенности первоначального возмущения. Предполагается, что начальные возмущения - это тепловые флуктуации в веществе космоса.

Предположим, компонентами космической среды являются:

1. вакуум, как форма материи (гравитационно-нейтральная материя);
2. вещество;
3. антивещество.

Состав вещества определяют:

• электроны;
• протоны;
• нейтрино;
• «темные частицы»;
• фотоны.

В состав антивещества входят:

• антиэлектрон (позитрон);
• антипротон;
• антинетрино.

Всем частицам соответствует античастица.

Когда температура Вселенной была высока ($T\gg 10^{13}K$), то в ней с большой скоростью происходило рождение и уничтожение протонов и антипротонов, нейтронов и антинейтронов; темных частиц и античастиц.

Первоначально космическое вещество было неоднородным. В нем имелись тепловые флуктуации с разными амплитудами и разными масштабами. При расширении Вселенной работал механизм обеспечивающий постоянный рост данных флуктуаций. Он был вызван различием знаков гравитационных зарядов частиц и античастиц.

Сначала частицы и античастицы во Вселенной были распределены равномерно. Механизм расслоения частиц и античастиц в ранней Вселенной предполагается следующим.

1. Первоначальные тепловые флуктуации плотности вещества создают вокруг себя локальные гравитационные поля.
2. Эти поля притягивают в данные флуктуации частицы и выталкивают античастицы, что вызывает регулярное увеличение исследуемых флуктуаций.
3. Аналогичный процесс идет во флуктуациях с увеличенной плотностью антивещества. Данные флуктуации притягивают античастицы и выталкивают частицы.
4. Увеличение флуктуаций вещества и антивещества в нейтральной с точки зрения гравитации вселенной шел до момента начала охлаждения Вселенной. При этом начинается массовая аннигиляция вещества и антивещества. К моменту начала аннигиляции барионов и антибарионов амплитуда плотности вещества и антивещества была малой, но много большей, чем при первоначальных тепловых флуктуациях.
5. После окончания процессов аннигиляции в флуктуациях остались небольшие «избытки» частиц и античастиц друг над другом. Расширяющаяся Вселенная распалась на миры и антимиры. Большая доля барионов и антибарионов аннигилировала и стала излучением и слабо взаимодействующими нейтрино.
6. По окончании аннигиляции электронов и позитронов Вселенная окончательно распалась на миры и антимиры, которые находятся в однородной, равномерно расширяющейся релятивистской составляющей космической среды.