 |
Астронет: А. Д. Чернин/ГАИШ Физический вакуум и космическая анти-гравитация http://www.astronet.ru/db/msg/1174484/node12.html |
<< 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:
 |
(28) |
, 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:
 |
(29) |
в ту эпоху; это позволяет записать:
 |
(30) |
- 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
 |
(31) |
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:
 |
(32) |
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:
 |
(33) |
 |
(34) |
По существу, это уже и есть решение задачи, так как 
известно, и
остается только записать ответ в явном виде:
 |
(35) |
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:
 |
(36) |
 |
(37) |
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 >>