Предложено оригинальное объяснение того, почему во Вселенной преобладает материя

Теоретик Драган Хайдукович (Dragan Hajdukovic), работающий в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), описал механизм циклических превращений Вселенной, который легко объясняет, почему на нынешнем этапе её существования преобладает материя.  Ключевым допущением в новой гипотезе становится гравитационное отталкивание вещества и антивещества.  Подавляющее большинство физиков, напомним, считает это предположение неверным, настаивая на том, что антиматерия должна притягивать и материю, и антиматерию с одинаковой силой, равной силе «обычного» гравитационного взаимодействия. Однако надёжных экспериментальных доказательств этого не существует; учёные только планируют получить их в организованном ЦЕРН эксперименте AEGIS, где будут тестироваться гравитационные свойства пучка антиводорода. Результаты AEGIS, как выяснил сам г-н Хайдукович, могут быть дополнены данными с нейтринных обсерваторий вроде IceCube, но детектор IceCube также приступил к работе совсем недавно.

Накопитель Antiproton Decelerator, антипротоны с которого используются для получения атомов антиводорода в эксперименте AEGIS (фото ЦЕРН).

Идею о гравитационном отталкивании вещества и антивещества в её простейшем виде можно сформулировать в трёх равенствах: m_i = m_g; m_i = m_i; m_g + m_g = 0. Здесь индексы i и g отмечают инертную и гравитационную массы, первые два соотношения тривиальны, а третье, в сочетании с классическим законом тяготения Ньютона, как раз и описывает взаимное отталкивание материи и антиматерии. Грубо говоря, яблоко в такой формулировке должно падать вниз, а антияблоко — «падать вверх».

Эта идея имеет интересное следствие, связанное с так называемым механизмом Швингера — эффектом рождения электрон-позитронных пар из квантового вакуума под действием сильного электрического поля, теоретически обоснованным в 1951 году американцем Джулианом Швингером. Если описание эффекта максимально упростить, получим, что внешнее электрическое поле необходимо для пространственного разделения электронов и позитронов, образующихся из пар виртуальных частиц и античастиц, которые населяют квантовый вакуум. Введение «антигравитации» даёт важную для нас возможность разделять заряженные и нейтральные частицы и античастицы, то есть создаёт гравитационный аналог механизма Швингера.

Отталкиваясь от этого, г-н Хайдукович построил модель, в которой цикл существования Вселенной заканчивается превращением в сверхмассивную чёрную дыру. За её горизонтом может происходить рождение пар частиц и античастиц; если рассматривать «вещественную» чёрную дыру, то масса появившейся — и вытолкнутой — антиматерии будет равна убыли массы дыры. Другими словами, при таком гипотетическом Большом сжатии количество вещества уменьшается, а антивещества — увеличивается, и всё может закончиться практически полным преобразованием одного в другое. Следовательно, материя в нашей Вселенной преобладает просто потому, что на предыдущем этапе господствовала антиматерия.

Как показывают несложные вычисления, преобразование вещества в антивещество (то есть переход от Большого сжатия к условному Большому взрыву) или процесс, обратный этому, в модели Драгана Хайдуковича происходит чрезвычайно быстро. Интересно, что минимальный размер Вселенной при этом на 40 порядков превышает планковскую длину (~10^–35 м). В традиционной инфляционной космологии подобные размеры Вселенная приобретает уже после инфляции.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Astrophysics and Space Science; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.