Преонная звезда как физическая гипотеза

Преоны

К тому времени, когда была предложена Стандартная модель элементарных частиц, эмпирически были найдены сотни частиц с разными свойствами. Эта система частиц часто именовалась «зоопарком частиц». Классификация данного зоопарка была крайне громоздкой и искусственной. В соответствии со Стандартной моделью все Вещество Вселенной составлено из шести кварков и шести лептонов

Физики пытались уменьшить количество основных элементарных частиц, пытаясь перейти на более глубокий уровень, полагая, что двенадцать частиц – это тоже много. С этой целью было предположено существование преонов, более мелких чем кварки и лептоны, частиц.

Теоретическим посылом для возникновения идеи о преонах было желание ученых сделать меньше количество фундаментальных частиц, которые отличны друг от друга только зарядом, например, позитрон – электрон, которые могли бы быть комбинацией преонов.

Предположение о том, что лептоны и кварки являются составными частицами, следует из того, что:

• имеется три поколения фермионов;
• имеются три цвета у кварков;
• имеется симметрия между кварками и лептонами;
• лептоны не являются точечными и обладают конечными размерами.

Заметим, что если будет экспериментально найден бозон Хигса, то могут быть отброшены большинство преонных моделей, так как не получается обнаружить комбинацию преонов, которая соответствовала бы бозону Хиггса.

Современные методы исследований не позволяют измерить преоны, настолько они малы. Эти частицы участвуют в гравитационных взаимодействиях.

Существует теория, в соответствии с которой, антивещество Вселенной содержится в преонах, в этой связи все вокруг имеет частички антиматерии, которая находится внутри всего.

Эта теория полагает, что все вокруг является носителем антивещества, просто мы не можем антивещество увидеть.

До настоящего времени ни одна из преонных теорий не получила экспериментального подтверждения. Для того чтобы расколоть кварк необходима столь большая энергия, что ее невозможно получить на современном ускорителе.

Преонная гипотеза в астрофизике

В 2006 году ученые из Швеции решили исследовать гипотезу о существовании Преонной звезды.

Согласно сценарию Большого взрыва (так полагают произошло рождение нашей Вселенной), первоначально возникли лептоны и кварки.

Кварки остывали и объединялись в протоны и нейтроны. Нуклоны, уменьшая температуру соединялись с электронами, так появлялись атомы.

Из сказанного выше следует, что можно предположить, наличие преонов до возникновения кварков и лептонов.

Можно допустить и тот факт, что часть преонов в результате некоей флуктуации не превратилась в привычную нам материю, а создала звезды из одних (или в основном из одних) преонов.

До конца механизм формирования преонной звезды непонятен. Возможно она возникает из взорвавшейся звезды, если ее масса до катастрофы была равна трем массам Солнца. В таком случае можно предположить следующий сценарий формирования преонной звезды.

При выгорании у звезды с массой в три Солнца топлива, она превращается в сверхновую. Происходит взрыв, часть вещества звезды рассеивается в Космос. Возникает нейтронная звезда, которая составлена из плотно упакованных нейтронов.

Допустим, что гравитация слишком высока. Тогда нейтроны могут быть разорваны на кварки. При этом возникает кварковая звезда в которой кварки перемещаются внутри ядра звезды.

Допустим, что давление повысилось еще больше, но не настолько, чтобы звезда стала черной дырой. Тогда кварки могут быть разорваны на гипотетические преоны.

Свойства преонных звезд

Согласно гипотезе шведских ученых:

1. Масса преонной звезды существенно меньше массы обычной звезды, порядка сотни масс Земли. Она не больше, чем $10^{-2}M_c$, где $M_c$ - масса Солнца.
2. Плотность этой звезды существенно выше, чем плотность нейтронной звезды или кварковой звезды. Она должна составлять $10^{10} \frac{г}{см^{3}}$.
3. Самыми вероятными размерами преонной звезды могут быть размеры горошины. А масса такой звезды должна быть равна массе немного меньшей массы Луны. Диаметр Преонной звезды полагают равным примерно $10^2$ м.
4. Такие звезды весьма сложны для непосредственного наблюдения, если их плотность распространения в пространстве мала. Но эти звезды могут быть кандидатами на исполнение роли холодной темной материи, разрешая парадокс недостаточности массы наблюдаемых объектов.
5. Преонные звезды не излучают.

Имеются другие данные по преонным звездам:

• Плотность их должна быть равна $10^{23} \frac{г}{см^{3}}$.
• Максимальная масса такой звезды будет $10^2 M_c$.
• Наибольший радиус такой звезды примерно равен одному метру.

Важным достижением шведских ученых было то, что они предложили пути обнаружения преонных звезд.

Методы поиска преонной звезды

Ученые полагают, что преонные звезды являются хорошими гравитационными линзами $\gamma$ - излучения.

Преонные звезды взаимодействуют не со светом, а $\gamma$ - квантами. $\gamma $ - кванты возникают во Вселенной, например, при взрывах сверхновых. Следует учитывать, что преонные звезды не усиливают $\gamma$ - сигнал, как это делает обычная гравитационная линза, он оставляет особенный след в следе $\gamma$ - сигнала.

Другим способом нахождения преонной звезды считают регистрацию гравитационных волн.

Гравитационные волны должны активно испускать две преонные звезды, если они составляют пару и, вращаются около их общего центра масс. При нахождении преонной пары звезд около солнца, волны гравитации станут очень сильными с высокой частотой. При этом их можно будет зарегистрировать. В настоящее время для этих целей используют огромные

При столкновении ординарной преонной звезды с Землей, данное явление можно будет зафиксировать при помощи сейсмодетектора. «Обычная» преонная звезда должна быть такой маленькой и массивной, что она способна пробить нашу планету насквозь, при этом больших разрушений не будет. При этом на сейсмодетекторах будет оставаться особенный след.