Комета из антивещества как физическая гипотеза

На сегодняшний день в научном мире наличие во Вселенной комет из антивещества подвергается сомнению.

В Солнечной системе все крупные объекты состоят из обычной материи, в противном случае:

• всплески $\gamma$ - излучения указали бы на взаимодействие обычного вещества и антиматерии;
• в состав космических лучей должно входить антивещество, а это не доказано.

С другой стороны, в прессе периодически возникают публикации о том, что часть астрономических наблюдений можно было бы объяснить, используя гипотезы о наличии комет или метеоритов из антивещества.

Что такое комета?

Кометы - это небесные объекты из материала, оставшегося после образования Солнечной системы. В основном они состоят из разных вариантов льда, замерзших:

• воды;
• амиака;
• углекислого газа.

Ледяная смесь может включать:

• песочную пыль;
• камни;
• куски металла.

Части комет связаны слабо и могут распадаться.

При движении кометы в сторону Солнца происходит следующее:

1. Его лучи нагревают лед.
2. Лед тает, вокруг движущейся кометы концентрируется газ, образуя большое облако.
3. На поверхности кометы появляется корка пыли. Обычно корка является кране неровной, поэтому, газ, который порождается внутри, выбрасывается наружу струями.
4. Реактивные струи газа и пыли отрываются от кометы. Они способны изменить траекторию движения тела.
5. При перемещении кометы по орбите, молекулы газа и пыль покидают ее тело, при этом возникает хвост кометы.
6. Радиация, которая испускается Солнцем, сталкивает хвост кометы в сторону противоположную от нашего светила.

При движении кометы по орбите, от нее могут отсоединяться достаточно крупные части камня и металла, сгустки пыли. Данные твердые элементы создают метеоритные потоки.

При удалении кометы от Солнца ее температура уменьшается. При этом газообразование уменьшается, хвост кометы уменьшает свою длину.

Кометы способны возникнуть в любой точке неба, перемещаться в любом направлении, изменять яркость.

Еще И. Ньютон показал, что кометы перемещаются по орбитам около Солнца. Их движением управляет сила гравитации. Орбиты комет являются очень вытянутыми. Мы можем видеть комету только когда она, проходя через Солнечную систему, находится около Солнца.

Антивещество

Взаимодействие вещества и антивещества протекает с выделением фотонов с высокой энергией или пар частица – античастица. Данное взаимодействие называют аннигиляцией.

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.

Первоначально частицы и античастицы во Вселенной были распределены равномерно. Асимметрия появилась в начальные доли секунд после Большого взрыва.

По своей структуре антивещество аналогично веществу. Мы знаем, что структуру вещества определяют сильные взаимодействия, которые работают при организации ядер и электромагнитные взаимодействия, образующие атомы и молекулы. Данные силы должны быть симметричными (одинаковыми) для частиц и античастиц.

Свойства антивещества аналогичны свойства вещества, которое рассматривают через зеркало (проявление зеркальности состоит в не сохранении четности при слабых взаимодействиях).

Кроме наличия античастиц предполагалось, что могут существовать и макроскопические тела, которые полностью состоят из антивещества.

Гипотезы о макротелах из антивещества

Еще в 1940 г. В. Рожанский высказал предположение о том, что Тунгусский метеорит (1908 г) состоял из антивещества.

В конце сороковых годов Клейн исследовал космические лучи и сделал вывод о том, что протоны и антипротоны теоретически могут существовать в равном количестве. Ученый рассматривал гипотезу о попадании в атмосферу микрометеоритов из антивещества.

Известны исследования Альфена и Клейна о возможности равноправия антивещества и вещества в Галактике. Альфен предложил механизм разделения вещества и антивещества из смешанной плазмы в переменных магнитных полях. Если начальное количество вещества и антивещества будет разным, то согласно гипотезе Альфена, может быть образован слой только из одного вещества или антивещества. При равных количествах вещества и антивещества до аннигиляции может произойти сепарация по электролитическому механизму.

Возникшие образования плазмы, если они состоят из вещества и антивещества, не могут объединяться их гравитационными полями, так как между ними действует лучевое расталкивание, которое возникает при аннигиляции на поверхности соприкосновения.

Альфен и Клейн сделали заключение о том, что объединения из антивещества возможны с размерами порядка звезд и невозможны с размерами Галактик.

При неоднородном распределении вещества и антивещества аннигиляция происходит с максимальной скоростью там, где концентрации вещества и антивещества одинаковы. В процессе аннигиляции возникают силы отталкивания, которые могут разделить области, где концентрации вещества и антивещества разные. При дальнейшей эволюции предполагается, что может произойти полное выгорания вещества или антивещества, в зависимости от того, чья концентрация меньше.

Поскольку концентрация вещества в межзвездном пространстве кране мала, то любое тело или антитело может существовать в этом пространстве неограниченно долго без аннигиляции в результате столкновения с частицами противоположного вещества.

При попадании конденсированного антитела в Солнечную систему, оно будет вести себя как комета. При воздействии протонов и ядер солнечного ветра на его поверхности будет протекать аннигиляция. Процесс аннигиляции обеспечивает существование хвоста кометы. Время существования антитела размером в несколько сантиметров в потоках солнечного ветра будет существовать сотни тысяч лет.

Механизм аннигиляции способен пояснить и другие явления, которые происходят на кометах. Например:

• вспышки яркости,
• ионизация кометных газов.

Гипотеза о том, что кометы составлены из антивещества, дает возможность создать механизм захвата комет при их подходе к Солнцу.

Если вещество и антивещество являются равноправными в Галактике, и если кометы могут состоять из антивещества, то потоки метеоритов, ассоциируемые с кометами, должны состоять из антивещества.