Вещество и антивещество во Вселенной, теорию Большого взрыва и многое другое обсудили с физиком-ядерщиком Борисом Сергеевичем Бояршиновым.
Делимся мнением эксперта от первого лица.
Термин «антиматерия» очень распространен, но на самом деле все зависит от определения. Для начала давайте разберемся с тем, что такое материя. В Советском Союзе было представление о том, что материя бывает двух видов. Это либо вещество, то есть протоны, нейтроны, позитроны, либо это поле. Кванты электромагнитного поля, гамма-кванта – это уже не вещество, но это материя.
Так вот, антиполя не бывает. Антигамма-квантов – тоже. Бывает вещество и антивещество. Поэтому термин антиматерия не совсем понятен. Хочется найти антигамма-кванты, но их не существует. Поэтому мне кажется, что правильнее говорить антивещество.
Сама по себе идея антивещества – это одно из открытий, сделанных на кончике пера. Оно было сопряжено с некоторыми ошибочными трактованиями. Началось все с того, что физик Поль Дирак написал уравнение, которое предсказывало существование частиц с отрицательными энергиями. И хотя в его теориях содержались ошибки, ученые начали искать античастицы и в итоге нашли.
Частицы и античастицы имеют очень похожие свойства, но их основное отличие заключается в противоположных электрических зарядах и других квантовых числах. У античастиц положительная энергия, но совсем иные характеристики. К примеру, есть электрон и есть антиэлектрон. Антиэлектрон – это позитрон. У него положительный заряд, а у электрона – отрицательный.
Долгое время ученые думали, как быть со взаимодействием античастицы с гравитационным полем. Теоретики полагали, что она будет падать вниз. В первой половине 2023 года была опубликована работа: ученые получили частички антиводорода, и они действительно падали вниз в гравитационном поле. К сожалению, подробно прочитать эту статью в России не представляется возможным. Начиная с 2023-го нас отрезали от иностранных научных журналов, поэтому все очень фрагментарно.
Итак, было выяснено, что античастицы взаимодействуют с гравитационным полем так, как положено. Это лишний раз указывает на то, что гравитационные поля другим полям не родственник, они совсем другие. Дело в том, что на самом деле гравитационное поле очень удачно объясняются Эйнштейном как искривление пространства и времени. Оно не нуждается в переносчиках, которых условно называют гравитонами. Гравитон – это гипотетическая элементарная частица, которая, согласно теоретическим моделям, отвечает за передачу силы гравитации.
Важно отметить, что не все частицы вещества на самом деле имеют античастицы. Есть, например, частицы π-мезоны. π⁺- и π⁻-мезоны – это частица-античастица, а π0-мизон – это нейтральная частица. То есть она сама себе античастица, грубо говоря. Она никто. Ни частица, ни античастица, истинно нейтральная частица.
Один из главных вопросов – почему Вселенная состоит из вещества? Дело в том, что вещество и антивещество никак не отличаются друг от друга, кроме того, что одно из них вещество, а другое – антивещество. Некоторые люди почему-то сомневаются в справедливости теории так называемого Большого взрыва, но я не сомневаюсь. Это доминирующая теория, и никакой другой разумной теории, которая бы все объясняла, не существует.
После образования горячей Вселенной началось ее расширение. Она расширялась, охлаждалась, и в какой-то момент плазма, из которой она состояла, рекомбинировала. То есть электроны и протоны объединились в атомы водорода. Вселенная стала прозрачной, и, более того, появился свет. Когда Вселенная расширялась, все продолжало остывать, в том числе остывал газ, состоящий из фотонов.
Получается интересная вещь. Средняя плотность вещества во Вселенной очень небольшая. Речь идет о единицах протонов на сантиметр или на кубический метр, в зависимости от трактовки. Но в каждом кубическом сантиметре находится несколько сотен квантов реликтового излучения (электромагнитное излучение, которое осталось после большого взрыва, оно заполняет весь космос). Налицо наличие дисбаланса. Квантов реликтового излучения получается в сотни раз больше, чем протонов с электронами.
В чем дело? На самом деле, когда Вселенная образовалась, в ней было, как предполагают, примерно поровну вещества и антивещества. Большая загадка заключается в том, почему вещества оказалось чуть-чуть побольше. Наблюдаемое преобладание в видимой части Вселенной вещества над антивеществом называется барионной асимметрией. В процессе ранней Вселенной температура была настолько высокой, что частицы вещества и антивещества встречались друг с другом и аннигилировали в огромных количествах.
Таким образом, большая энергия была запасена в этот момент, ведь деваться ей было особенно некуда, Вселенная была очень плотной. По сути, энергия не могла никуда деться, пока Вселенная не охладилась до того уровня, при котором частицы стали нейтральными. В этом процессе энергия, которая была «заперта» в плазме, стала распространяться как реликтовое излучение.
Олег Абелев про рост инфляции и ставки ЦБ
Ключевые моменты форума «Россия зовет!», рост инфляции, будущее ставки ЦБ и многое другое обсудили с руководителем аналитического отдела ИК «Риком-траст» Олегом Абелевым.
Делимся мнением эксперта от первого лица.
На днях в Москве открылся инвестиционный форум ВТБ «Россия зовет!». Ничего супернового на нем не прозвучало, но некоторые вещи стоят того, чтобы заострить на них внимание.