Ударные волны в ранней Вселенной, возможно, помогли материи господствовать
Первичные черные дыры (на рисунке) могут объяснить, почему Вселенная образовалась исключительно из материй, тогда как антиматерия встречается редко.
ДЕНВЕР — Крошечные взрывающиеся черные дыры могут объяснить одну из изящных загадок того, как говорила Вселенная в ее нынешней форме.
В космосе материя встречается гораздо чаще, чем антиматерия. Но ученые не знают, как материя достигла своего господства. Теперь группа физиков сообщает, что в захвате материалов могли участвовать небольшие черные дыры, образовавшиеся в первые мгновения после большого взрыва. Эти гипотетические первичные черные дыры быстро испарялись и взорвались, посылая ударные волны. Это могло бы подготовить почву для того, чтобы материя взяла верх, сообщила в марте физик Александра Клипфел на глобальном уровне развития самого американского социального общества.
Ученые полагают, что Вселенная образовалась из равного количества материи и антиматерии. Но материя и антиматерия аннигилируют, когда встречаются. Без чего-то, что могло бы склонить чашу весов, Вселенная была бы безликой и привела бы к чистой энергии. Крошечные черные дыры позволили переместить баланс и создать наш богатый материальный космос, который возник внутри его звезд, планет и галактик.
Это правда, это было бы ученым представлением о черных дырах, которые в проигрышном случае было бы очень трудно изучить, — говорит физик-теоретик Люсьен Эртье, если бы он не участвовал в мероприятии. «Очень сложно объяснить их существование в космологии, потому что их уже нет. Их нет уже давно».
Черные дыры образовались в результате изменения плотности природного мира и имели массу в несколько тысяч килограммов, что примерно соответствует массе небольшого автомобиля. Эти небольшие черные дыры жили и умирали во взвешенном состоянии в ранней Вселенной, называемой кварк-глюонной плазмой, фазой материи, которая образовалась до образования протонов и нейтронов. Они выбрасывали энергичные частицы — явление, называемое электромагнитным излучением Хокинга, — тем самым нагревая окружающую среду.
Излучающая черная дыра постепенно теряла массу, прежде чем исчезнуть с взрывом в течение первой десятой миллиардной секунды света Вселенной. О таком взрыве, вызванном ударной волной в кварк-глюонной плазме, сообщают исследователи в соответствующей статье, представленной 16 марта на arXiv.org. Внезапный взрыв произошел с большим количеством энергии в плазме. «И это нагревает небольшую сферу нашей посуды, очень, очень горячую», — говорит Клипфел. «Это действительно острая стена» с разными условиями внутри и снаружи шокирует.
Такая острая стена создаст условия, необходимые для создания избытка материи, сообщают исследователям в другой статье, представленной 30 марта на arXiv.org. Если бы все во Вселенной возвращалось плавно и равновесно, любой процесс превращения материи в антиматерию работал бы в обоих направлениях одновременно, не приводя к избытку ни материи, ни антиматерии. Но условия с одной стороны ударной волны будут отличаться от условий с другой стороны, что может привести к ускорению материи.
Внутри тонкой среды, вследствие такого ударного воздействия, температура будет настолько высокой, что частицы не смогут иметь массу. Это потому, что механизм Хиггса, явление, связанное с бозоном Хиггса, который увеличивает массу частиц, срабатывает только при температуре ниже температуры понижения.
В качестве свойства такая ударная волна будет иметь массу. Это означает, что когда частицы пересекают границу, их масса меняется. Это, в сочетании с другими физическими эффектами, которые, как предполагается, наблюдаются в ранней Вселенной, могло привести к накоплению избытка материи на границах ударных волн. Этот избыток материи мог бы быть заблокирован из-за шокового расширения.
Чтобы первичные черные дыры были ответственны за точки опор материи, многие из них должны были взорваться через несколько мгновений после Великого взрыва. Этот фейерверк мог стать не финалом, а лишь началом.