Почему в нашей Вселенной не хватает антивещества, или Недостатки гравитационного бариогенезиса

Елена Арбузова из государственного университета «Дубна» рассмотрела гравитационный бариогенезис — процесс образования обычной материи, в ходе которого ее стало куда больше, чем антиматерии. Она пришла к выводу, что при всей перспективности модели гравитационного бариогенезиса в целом она пока не может удовлетворительно объяснить образование материи в наблюдаемой Вселенной. В связи с этим, полагает исследовательница, нужны какие-то дополнительные механизмы, объясняющие случившееся. С текстом соответствующей работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.В наблюдаемой Вселенной материя явно доминирует над антиматерией, второй вообще исчезающе мало. Это очевидно из того, что аннигиляция при столкновении частиц обычной материи и антиматерии почти не наблюдается. Такая ситуация получила название барионной асимметрии Вселенной. Объяснить это не так просто: по расчетам, исходно материи и антиматерии должно было быть примерно одинаково. На данный момент в научном сообществе нет общепринятых механизмов, объясняющих, как появилась барионная асимметрия.Автор рассматривает такие варианты бариогенезиса, которые позволяли бы обычной материи образоваться в куда больших количествах, чем антиматерии, но без серьезных изменений известной физики. В качестве такого сценария она использует ранее предложенный другими исследователями спонтанный гравитационный бариогенезис. При нем в ранней Вселенной в фазе ее расширения возникают значительные гравитационные неустойчивости. Исходная неоднородность распределения масс в ранней Вселенной при таких неустойчивостях вместе с высокочастотными изменениями кривизны пространства-времени ведут к фактической блокировке образования антивещества и при этом довольно энергичному образованию обычной материи.Исследовательница разбирает то, насколько сценарий гравитационного бариогенезиса совместим с наблюдаемой нами сегодня Вселенной. Согласно ее расчетам, взаимодействие полей, типичных для барионных частиц, с геометрией пространства-времени, типичного для нашей Вселенной, ведет к появлению сильных гравитационных нестабильностей, «побочных эффектов», несовместимых с современными представлениями об устройстве Вселенной. В частности, нестабильности могут привести к чрезмерному нагреву ранней Вселенной до температур, при которых даже образование кварков не было бы возможным. Очевидно, в нашей Вселенной все иначе: кварки явно образовались, сделав тем самым возможным существование и нас, людей.В целом, заключает исследовательница, одного механизма гравитационного бариогенезиса недостаточно, чтобы объяснить барионную асимметрию Вселенной. Нужны какие-то дополнительные механизмы, которые модифицировали бы гравитационные взаимодействия в ранней Вселенной таким образом, чтобы избежать описанных выше неприятных «побочных эффектов». В качестве подобного механизма она видит модифицированную теорию гравитации. Проработкой этого механизма она планирует заняться в будущем.В настоящее время большинство физиков и космологов с понятной осторожностью относятся к теориям модифицированной гравитации, в которой она так или иначе отличается от гравитации эйнштейновской. В то же время меньшинство исследователей убеждено в том, что без модифицированной теории гравитации решить целый ряд проблем современной физики — от темной материи до той же барионной асимметрии — не получится. Александр Березин