Антисвіт

АНТИСВІ́Т  — уявний Всесвіт з антиматерії (антиречовини), в якій атомні ядра складаються не з протонів і нейтронів, а з їхніх античастинок — антипротонів і антинейтронів, а атомні оболонки в атомах — не з електронів, а з позитронів. Згідно з деякими космолог. теоріями в природі існує симетрія матерія–антиматерія і, крім таких ділянок, як наш Всесвіт, що складається зі звичай. речовини, є і всесвіти– антисвіти з антиречовини. Швед. фізики О. Кляйн і Х. Альфвен, що розвивали такі теорії, вважали, що процеси анігіляції речовини, які виникають при зіткненні Всесвіту і Антивсесвіту, знач. мірою впливають на еволюцію Всесвіту і дуже важливі для розуміння структури галактик. Однак імовірнішим є уявлення про те, що у Всесвіті немає симетрії матерія–антиматерія і що антисвіти не існують. Але в цьому випадку виникає проблема, як пояснити баріонну асиметрію Всесвіту, тобто, чому у доступній нам для дослідження дільниці існує речовина, що складається з баріонів (протонів і нейтронів) та електронів і практично немає антиречовини, що складається з антибаріонів (антипротонів і антинейтронів) і позитронів.

Відповідь на це ще остаточно не отримано, однак для розв’язання цієї проблеми багато вже зроблено завдяки важл. відкриттям у фізиці елементар. частинок у 2-й пол. 20 ст. Більшість атомних ядер, які існують у Всесвіті, нестабільна і зазнає радіоактив. розпаду. При розпадах атомних ядер переважно випромінюються альфа-частинки, гамма-кванти, електрони, позитрони, а також нейтральні нейтрино і антинейтрино (маса яких дорівнює нулеві або дуже мала, у десятки тисяч разів менша, ніж маса електрона). Якщо дивитися вздовж напрямку руху нейтрино, то його внутр. обертання відбувається за годинник. стрілкою. Через це кажуть, що нейтрино — ліве, а антинейтрино — праве. Електрони, що випромінюються при розпадах ядер, так само, як і нейтрино, — ліві, а позитрони, так само, як і антинейтрино, — праві. Ці факти свідчать про відсутність дзеркальної симетрії (Р-інваріантності) в природі, яку мовчазно припускали до 1956, коли Ц. Лі і Ч. Янґ спростували це припущення, а також довели, що немає і симетрії щодо заміни всіх частинок на античастинки (С-інваріантності; Нобелівська премія, 1957). До 1956 вважалося, що закони природи не змінюються при заміні всіх трьох просторових координат на зворотні (при Р-перетворенні), а також не змінюються при С-перетворенні, якщо всі частинки замінити античастинками. Виявилося, що це не так. У 1957 Л. Ландау і А. Салам припустили, що в природі існує симетрія відносно дзеркал. відображень і одночас. заміни всіх частинок на античастинки (СР-симетрія). У 1964 Д. Кронін і В. Фітч експериментально довели, що СР-симетрія виконується лише приблизно (Нобелівська премія, 1980). Після відкриття у 1965 Р. Вільсоном і А. Пензіасом реліктового випромінювання (Нобелівська премія, 1978), з т-рою бл. 3 К (точніше значення цієї температури, 2,735 К, одержано пізніше), стало зрозуміло, що баріонна асиметрія Всесвіту не така вже велика: у кожному кубіч. сантиметрі Всесвіту міститься бл. 400 фотонів і тільки бл. 0,4 баріонів у кожному кубіч. метрі. Оскільки фотони — істинно нейтральні частинки, які співпадають зі своїми античастинками, то виходить, що на один баріон припадає бл. 1 000 000 000 фотонів, тобто на частинку припадає бл. мільярда нейтральних (відносно заміни частинка-античастинка) частинок. 1967 А. Сахаров зробив спробу пояснити, як виникла баріонна асиметрія Всесвіту. Він припустив, що спочатку при виникненні Всесвіту внаслідок Великого вибуху частинки і античастинки утворилися в однакових кількостях, потім вони стали анігілювати одні з одними і перетворюватися у випромінювання, в фотони. Пізніше А. Сахаров передбачив, що протони і антипротони є нестабільними частинками, хоч і дуже довго існують, але що серед. час життя протона дещо більший, ніж час життя антипротона. Тому не всі протони змогли анігілювати і частина з них залишилася. Серед. час життя протона дуже великий, більший, ніж 1032 роки (для порівняння: серед. час життя нейтрона дорівнює 15 хвилинам). Питання про існування антисвітів залишається відкритим. У вересні 1995 у Європ. центрі ядерних досліджень (Женева) група В. Оелерта синтезувала перші антиатоми — 9 антиатомів антиводню, що складається з антипротона і позитрона. Вперше синтезовані атоми антиречовини — це лише початок системат. дослідження властивостей антиматерії та антисвіту.

Завантажити статтю