6.7. Антивещество во Вселенной и антигалактики

Поскольку элементарные частицы имеют свои античастицы, т.е. наблюдается некая

симметрия, то возникает вопрос, важный для космологии: если во Вселенной есть

вещество, то может ли там быть и антивещество? А исходя из тех же принципов

симметрии вопрос можно поставить и так: не следует ли предположить, что вещество и

антивещество встречаются во Вселенной в равных количествах, т.е. может быть, есть и

антизвезды, и антигалактики? Как можно отличить антизвезду от звезды? Казалось бы,

легко: атомы антиводорода испускают антифотоны, и если мы их обнаружим, то

фиксируем тем самым антивещество, их излучающее. Фотон тождествен своей

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

104

античастице — антифотону, и не существует различия между фотонами, излучаемыми

атомами водорода и атомами антиводорода. Поэтому электромагитными измерениями

нельзя отличить вещество от антивещества.

Можно попробовать оценить количество антивещества во Вселенной по энергии

аннигиляции при столкновении атомов и антиатомов. Часть этой энергии аннигиляции

уносят из Галактики фотоны и нейтрино, а другая часть (электроны и позитроны)

удерживается магнитными полями и остается в ней. Эти частицы, сталкиваясь в

дальнейшем с атомами или антиатомами, передают свою энергию межзвездному газу. По

оценке средней плотности энергии в межзвездном пространстве Галактики можно

получить верхний предел концентрации антивещества в межзвездном газе. Он оказался

равным крайне малой величине порядка 10-7см-3.

Если бы удалось обнаружить хотя бы одно ядро антигелия, а еще лучше —

антиуглерода, то это бы стало серьезным подтверждением гипотезы о существовании

антимира. Однако вероятность возникновения антигелия за счет столкновения протонов

космических лучей с веществом межзвездного газа пренебрежительно мала, меньше 10-11.

В то же время если существуют антизвезды, то в них антиводород должен превращаться

в антигелий, а затем а антиуглерод. К настоящему времени антиядер пока не

зарегистрировано, хотя с большой уверенностью отрицать их присутствие в космическом

газе нельзя.

Так как доля антивещества в межзвездном газе не может превышать 10-7 см-3, то

звезды нашей Галактики состоят преиму-

167 щественно (а скорее всего, исключительно) из обычного вещества. К такому же

выводу приводит и оценочный расчет отношения числа нуклонов к числу антинуклонов.

Оно оказалось равным 108—1010. Последний результат получил название барионной

асимметрии Вселенной. Из этих оценочных расчетов следует очень важный вывод, что в

целом Вселенная изначально с момента БВ была асимметрична, что весьма существенно

для физики возникающего и живого. Если же антигалактики предположительно

существуют, то должен существовать механизм разделения вещества и антивещества в

момент БВ, иначе они просто аннигилируют. Такой механизм пока нам не известен.

На основе последних данных показана возможность существования в нашей

Вселенной областей размером порядка 30 кПк, содержащих звездные скопления из

антиматерии.

Аннигиляция — это единственный процесс, в котором исчезают обе начальные

частицы и вся их масса полностью переходит, например, в энергию излучения. Никакая

другая реакция, используемая в энергетике, таким свойством не обладает. И при делении

урана, и в процессах термоядерного синтеза в энергию превращается лишь небольшая

часть массы покоя частиц, участвующих в реакции. Расчет энергии, выделяющейся на 1 г

топлива, показывает, что аннигиляция вещества и антивещества дает 1014 Дж, деление

урана 1011 Дж, сжигание угля 2,9 · 104 Дж. Поэтому аннигиляция антивещества с

веществом дает в тысячу раз больше энергии, чем при делении такого же количества

урана.

Если бы в нашем распоряжении была небольшая планета из антивещества и если бы

умели извлечь эту энергию аннигиляции и перевести ее в электрическую, то все

проблемы с энергетическим кризисом сразу отпали. Тогда для обеспечения Земли

годовым запасом электроэнергии надо отколоть от такой антипланеты и подвергнуть

аннигиляции кусок антивещества массой всего лишь 1000 кг. Сравните эти 1000 кг с

сотнями миллионов тонн угля и нефти, которые добывают ежегодно, чтобы решить ту же

самую задачу! Кроме того, антивещество было бы идеальным топливом еще и потому,

что оно не загрязняло бы так окружающую среду, как нынешняя энергетика. Однако

после аннигиляции в конечном счете остаются только γ кванты с высокой проникающей

способностью.

168