Физический вакуум и космическая анти-гравитация

---

<< 10. Происхождение видов | Оглавление | 12. Заключение >>

11. Первые три пикосекунды

Как видно из сказанного выше, происхождение и вакуума, и не-вакуумных форм космической энергии остается фактически неизвестным. При таких обстоятельствах выяснение физической природы фридмановских интегралов и соотношения симметрии (22) должно казаться делом безнадежным. Так оно в действительности, конечно, и есть. И тем не менее нечто позитивное можно попытаться сказать, не претендуя на многое, и по этому поводу. Разумеется, и тут не избежать тех или иных дополнительных предположений, более или менее правдоподобных или по крайней мере не противоречащих друг другу и надежно установленным фактам; вывод же совпадающих интегралов непосредственно из первых принципов остается нелегкой задачей на будущее, скорее всего, весьма отдаленное.

Расскажем кратко об одной модели [52], которая способна показать, как - по крайней мере, в принципе - могло бы возникнуть совпадение фридмановских интегралов в физике ранней Вселенной. Заметим сразу, что эта модель существенно неполна; она никак не касается трудного вопроса о природе барионного заряда, и потому фридмановский интеграл для барионов в этой конкретной модели совсем не фигурирует. Что касается темной материи, но на этот счет принимается следующее предположение: считается, что ее носителями служат элементарные частицы с ненулевой массой покоя , которые подчиняются только слабому взаимодействию и, конечно, гравитации. Допуская возможность, упомянутую в предыдущем параграфе, примем, что эти частицы существуют сейчас вместе с соответствующими античастицами, а аннигиляция не происходит из-за слабости взаимодействия между частицами и античастицами и из-за их низкой плотности в современную эпоху.

Реально аннигиляция могла прекратиться уже в весьма раннюю эпоху, когда температура космической среды упала до значения (пользуемся, как и выше, системой единиц, в которой ), а характерное время аннигиляции (уравнение (24) при ) оказалось больше возраста мира, т.е. темп аннигиляции стал ниже темпа космологического расширения или по крайней мере сравнялся с ним:

Здесь , как и выше, - концентрация частиц, - сечение их аннигиляции, - возраст мира в ту раннюю эпоху. Так как это несомненно была эпоха преобладания излучения, можно воспользоваться стандартной космологической формулой для ранних времен. Кроме того, используем определение фридмановских интегралов (12), чтобы ввести интегралы (c плотностью ) и в уравнения модели. Тогда (28) принимает вид:

Учтем также, что в ту эпоху; это позволяет записать:

В уравнениях (28,29) - радиус кривизны (или нормированный как в (14) масштабный фактор) в момент ; - соответствующее красное смещение.

Кинетика, описываемая этими феноменологическим уравнениями, должна быть дополнена физикой, ответственной за взаимодействие частиц космической среды в данную эпоху. В духе сказанного в предыдущем параграфе, будем считать, что центральную роль в процессе закалки должна играть физика электрослабого взаимодействия с фундаментальной энергетической шкалой ТэВ. Более того, примем в соответствии с этим, что плотность энергии вакуума выражается соотношением (27), содержащим две фундаментальные энергетические шкалы, и .

Согласно общей формуле (12), интеграл для вакуума с плотностью (27) есть

Рассуждая в том же направлении, нужно предположить, что красное смещение в данную эпоху должно выражаться в таком случае простой комбинацией тех же двух фундаментальных констант:

Кроме того, действуя последовательно, нужно считать, что в задаче вообще должны иметься всего только две фундаментальные константы и , так что в уравнениях кинетической модели нужно отождествить массу частицы с . Тогда будем иметь:

По существу, это уже и есть решение задачи, так как известно, и остается только записать ответ в явном виде:

Таким образом, приближенное равенство интегралов, а с ним и сама внутренняя симметрия оказываются следствием физических процессов, которые разыгрывались в ранней Вселенной при энергиях, характерных для электрослабого взаимодействия.

При нахождении численного значения интегралов в (35) стоит принять во внимание одну деталь. Именно, в работе [61] и другой недавней работе [65], а также и в ряде более ранних работ, введены в расчеты вместо планковской шкалы `гравитационная' шкала, или `сниженная' планковская шкала, , такая что , где . Множитель учитывает тот факт, что гравитационная константа входит в большинство точных космологических формул в комбинациях вида , или . (Тем же путем можно учесть и то обстоятельство, что в формулах кинетической модели должны в действительности стоять такие безразмерные множители как число степеней свободы и пр. - см. снова учебники [6-9]). Если последовать этому примеру, то результат (35) можно представить так:

Численное согласие с найденным эмпирическим путем соотношением (22) вполне удовлетворительно. С той же точностью

Эту оценку нужно сравнить с наблюдаемой величиной (25).

Остается отметить, что соответствущая формула для красного смещения принимает вид . При таком температура в рассматриваемую эпоху TeV , что еще раз непосредственно указывает на центральную роль электрослабого взаимодействия в данном процессе.

Напомним, что фридмановский интеграл для барионов остался за рамками данной модели. Между тем его природа тоже, по-видимому, могла бы быть связана с физикой электрослабого взаимодействия в ранней Вселенной. Как упоминалось в предыдущем параграфе, необходимые условия бариогенеза могут быть обеспечны физикой электрослабых процессов. Эти условия способны выполняться в распадах исходных массивных бозонов, если эти распады сопровождаются несохранением барионного заряда.

---

<< 10. Происхождение видов | Оглавление | 12. Заключение >>

Публикации с ключевыми словами: Космология - космомикрофизика - вакуум - Расширение Вселенной - квантовая гравитация - антигравитация - лямбда-член - Общая теория относительности Публикации со словами: Космология - космомикрофизика - вакуум - Расширение Вселенной - квантовая гравитация - антигравитация - лямбда-член - Общая теория относительности
См. также: Разложение далекого света Формирование галактик в магнитной Вселенной "Эффекты" Зельдовича, запечатлённые на нашем небе Сверхновая 1994D и неожиданная Вселенная Куда смещается красное смещение? Не боги расширение вселенной наблюдают Самая далекая сверхновая типа Ia Все публикации на ту же тему >>