Популярная физика. От архимедова рычага до квантовой механики - [292]

Итак, мы имеем 4 лептона (1 из которых является антилептоном) и 4 бариона (2 из которых являются антибарионами).

Наша Вселенная (или, по крайней мере, та ее часть, которую мы имеем возможность изучать) крайне однобока в плане количества частиц по сравнению с античастицами. Практически вся она состоит из частиц, в то время как античастицы встречаются довольно редко, и существуют они всего лишь долю микросекунды.

Вполне закономерен вопрос: «А почему все так, а не иначе?» Большинство физиков считают, что все присутствующее во Вселенной вещество постепенно или мгновенно образовалось из энергии много-много лет назад.

Можно предположить, что вещество образуется в виде нейтронов, которые потом распадаются до протонов и электронов, или все эти три частицы образуются независимо друг от друга. А из избытка энергии образуются фотоны и гравитоны.

Но в случае образования нейтрона согласно закону сохранения барионного числа должен образовываться и антинейтрон. Затем в процессе распада этого нейтрона образуются антипротоны и позитроны, то есть общее количество образующихся частиц и античастиц будет одинаковым и любые мыслимые ряды образовавших Вселенную ядерных реакций будут иметь один и тот же результат.

Кроме того, если бы частицы и античастицы образовывались одновременно, они тут же бы перешли обратно в энергию в результате взаимной аннигиляции. В этом случае Вселенная образоваться бы не могла. Если частицы и античастицы и образовывались одновременно, то в условиях последующей полной изоляции друг от друга для исключения их взаимодействия.

Поэтому действие гравитации на отдельные субатомные частицы настолько мало, что его так и не удалось измерить. Существует вероятность того, что, в то время как частицы слабо притягиваются гравитационным полем, античастицы слабо им отталкиваются. Другими словами, античастицы создают «антигравитацию». В случае образования частиц и античастиц в огромных количествах их гравитационные поля начнут сильно отталкивать друг друга, в результате чего могут на огромном расстоянии друг от друга образоваться две Вселенные. Австрийский физик Морис Гольдгабер много размышлял о таком варианте. Он дал двум Вселенным названия «космон» и «антикосмон». Мы живем конечно же в космоне.

В космоне атомные ядра состоят из окруженных электронами протонов и нейтронов. В состоящем полностью из античастиц антикосмоне атомные ядра состоят из окруженных позитронами антипротонов и антинейтронов. Из этих атомов образуется так называемое антивещество.

Вселенная антивещества, скорее всего не поддающаяся наблюдению, полностью аналогична нашей. Там есть и «антигалактики», состоящие из «антизвезд», вокруг которых вращаются «антипланеты», и на них, возможно, есть «антижизнь» и даже разумные «антисущества», изучающие свою Вселенную так же, как мы изучаем свою.

Они заметят, что их Вселенная почти полностью состоит из того, что мы называем античастицами, а частицы в их Вселенной встречаются редко и существуют очень недолго. Хотя, скорее всего, они решат, что это их Вселенная состоит из частиц и вещества, а наша — из античастиц и антивещества, то есть их предположение будет точно таким же, как и наше.

Можно также предположить, что Вселенная всего одна, а вещество и антивещество разделены в ней на две равные порции. Эти отдельные порции представлены в виде галактик (или скоплений галактик), состоящих либо из вещества, либо из антивещества; и те и другие существуют во Вселенной одновременно.

Если даже это и так, то проверить очень сложно. Единственные имеющиеся у нас сведения о других галактиках — это их гравитационное влияние и излучения, а передают нам эти сведения гравитоны и фотоны, долетающие до нас из этих галактик. Как мы знаем, гравитоны и фотоны являются античастицами самих себя, и их могут испускать как галактики, так и антигалактики. Другими словами, раз антигалактика испускает те же фотоны и гравитоны, что и галактика, значит, по этим частицам невозможно определить, из галактики какого типа они прилетели. (Разве только окажется, что между веществом и антивеществом действует сила гравитационного отталкивания и существует такая вещь, как антигравитон. Впрочем, вероятность этого очень мала.)

Конечно же существует вероятность того, что галактика и антигалактика могут приблизиться друг к другу. Тогда в результате взаимной аннигиляции выделится количество энергии, во много раз превосходящее выделяемое в обычных условиях. Существуют галактики, испускающие необычно большое количество энергии, что в очередной раз поднимает вопрос существования антивещества в головах физиков-теоретиков.

В 1962 году были обнаружены странные объекты, получившие название «квазизвезды», или квазары. Они испускают излучение, мощность которого равняется излучению 100 галактик, вместе взятых, в то время как их размеры не превосходят 1–10 световых лет в диаметре (диаметр галактики же в среднем составляет 100 000 световых лет).

Однако при попытке объяснить это явление никто еще не использовал термин «антивещество». К антивеществу прибегнут лишь в самом крайнем случае, так как такое объяснение очень трудно проверить.