Владилен Барашенков - Кварки, протоны, Вселенная

Остается, однако, загадкой, каким образом в бурном океане Биг Бэнга могли образоваться и удерживаться обширные неоднородности с «перекосом» в сторону вещества (или антивещества). Не так давно была выдвинута гипотеза о том, что образование неоднородностей связано с микроскопическими черными дырами. Гравитационная энергия этих дыр интенсивно переходит в энергию испускаемых, «разбрызгиваемых» потоков частиц и античастиц, а это означает, что каждая из них является мощной фабрикой антивещества. Расчет показывает, что если черная дыра вращается, то частицы и античастицы должны разлетаться в противоположных направлениях. Не будем пока объяснять, почему так происходит; поверим теории. Заметим только, что это связано с асимметрией микропроцессов по отношению к правому и левому. Для нас сейчас важен сам факт асимметричного вылета частиц и античастиц. Он-то и создает условия для пространственного разделения вещества и антивещества. На современном этапе эволюции Вселенной микроскопических черных дыр, видимо, недостаточно для того, чтобы вырабатывать значительное количество антивещества. Но на ранних стадиях, когда плотность расширяющегося сгустка материи была очень велика, достаточно было небольшого случайного ее увеличения, чтобы произошло замыкание в черную дыру. Выработка антивещества тогда совершалась в огромных масштабах, причем тут же происходило разделение частиц и античастиц. Тогда-то и могли образоваться разделенные зоны вещества и антивещества.

Могли — если только не было какого-то дополнительного перемешивания. А это опять предположение, которое требует обоснования. И по-прежнему остается загадкой «перекос» Вселенной в сторону вещества. Почему его больше? Как могло случиться, что частицы рождались чаще античастиц, если они всегда появляются парами?

Вспомним теорию «великого объединения», которая предсказывает распад протона. Такой же радиоактивной частицей является и антипротон. Время их жизни фантастически велико — в миллиард триллионов раз больше нынешнего возраста самой Вселенной. Однако так было не всегда. В первые доли секунды после Большого взрыва, чрезвычайно высокая температура вещества способствовала распадам частиц и античастиц. Они быстро распадались и так же быстро восстанавливались. Существовало равновесие. Но температура снижалась, восстановление все больше отставало от распада, и число тяжелых частиц уменьшалось. Правда, одновременно снижалась и скорость распадов, поэтому мало-помалу снова установилось равновесие — на уровне, близком к современному.

И вот теперь мы подходим к самому главному. Оказывается, скорость накопления вещества и антивещества во взорвавшемся сгустке первичной материи были различны. И это приводило к тому, что, охлаждаясь, Вселенная становилась асимметричной по содержанию в ней вещества и антивещества. Частиц в среднем рождалось несколько больше, чем античастиц.

Хотя сами по себе, по своим свойствам частицы и античастицы симметричны, некоторое различие между ними все же есть. Они чуть-чуть различаются по особенностям своих распадов. Лет 20 назад американские физики наблюдали распад странных частиц, К-мезонов, который указывал на несколько различное поведение частиц и античастиц. Правда, распады с нарушенной симметрией происходят крайне редко и только у К-мезонов, во всех других случаях частицы и античастицы ведут себя совершенно одинаково. Идея о том, что симметрия частиц и античастиц должна сильно нарушаться в условиях сверхвысоких температур и давлений, пока чисто теоретическая. Она следует из моделей «великого объединения», которые предсказывают небольшой перевес вещества над антивеществом. Когда спустя много времени после Большого взрыва установилось равновесие, все частицы аннигилировали — превратились в нейтрино и электромагнитное излучение. Осталась лишь небольшая часть некомпенсированного античастицами вещества. Но из этой части и образовались все атомы нашей Вселенной.

Если такая картина верна, то антимиров просто нет — они давно сгорели в бурных реакциях распада и аннигиляции. В крайнем случае отдельные острова антивещества могли уцелеть где-нибудь на краешке Вселенной, среди других осколков Большого взрыва. Что вероятнее? Скорее всего, первый вариант: у Вселенной нет частей, состоящих из антивещества. Жаль, конечно расставаться с красивой мечтой о зарядовом зазеркалье, об антимире, отделенном от нас стеной аннигиляционного огня, но и теория, и опыт говорят за то, что античастицы в современном мире — лишь редкие гости, рождающиеся в ядерных реакциях.

А. А. Фридман открыл самое грандиозное явление природы из всех, которые мы можем сегодня себе представить. Рождение и расширение всей Вселенной — что может быть грандиознее?! Но его открытие касалось

лишь геометрии пространства и времени; теорию Большого взрыва, в котором из праматерии образовалось вещество нашего мира, создали четверть века спустя другие ученые, и прежде всего Георгий Гамов.

Как и Фридман, он наш соотечественник, вернее родом из России, даже из того же Петрограда, где перед самой революцией и в течение нескольких лет после нее протекала деятельность Фридмана. В 30-х годах Ленинградский политехнический институт послал Г. Гамова в командировку в США, где он и решил остаться навсегда. Если говорить о научных результатах, то жизнь этого необычайно талантливого человека может показаться более чем благополучной. Еще сотрудником Ленинградского физико-технического института он приобрел мировую известность своими работами по квантовой механике. В США он принимал участие в расчетах, связанных с атомной бомбой, одним из первых расшифровал генетический код. Его астрофизические исследования были незаурядны, если не сказать больше. Но в частной жизни это был внутренне издерганный, одинокий человек, прятавший тоску за деланной веселостью. Семейная жизнь у него не сложилась. Работа да еще сочинение научно-популярных брошюр — это все, что у него оставалось.

Я познакомился с Гамовым в середине 50-х годов на конгрессе по теоретической физике, в одном из больших шумных городов на Тихоокеанском побережье США. Высокий седой человек в элегантном сером костюме и с ярким галстуком, он говорил сразу на нескольких языках, шутил, балагурил. Но когда мы вышли пройтись по парку, он вдруг сделался задумчивым и печальным. Расспрашивал о физиках, которых когда-то знавал, об условиях работы в наших новых институтах. В его расспросах чувствовалась грусть и горечь. В номере гостиницы, который он занимал, меня поразил застоявшийся запах виски. Неубранная постель, на столе и на двух креслах разбросаны листы рукописи, виноградные косточки, кожура бананов...