Существуют ли антимиры во Вселенной? К чему пришли ученые?

Автор:
aptoc
Печать
дата:
16 августа 2019 16:00
Просмотров:
603
Комментариев:
0
Современная гамма-астрономия связана с одной из самых экзотических проблем астрофизики — с поисками антивещества во Вселенной. Хотя в микроскопических количествах антивещество давно уже найдено, однако пока нет серьезных оснований для того, чтобы считать возможным существование в космосе антимиров — больших районов, заполненных антивеществом.

Существуют ли антимиры во Вселенной? К чему пришли ученые?




И все же... Первая античастица — позитрон — была открыта в составе космических лучей еще в 1932 году. Позитрон можно было бы называть антиэлектроном, так как от электрона он отличается только знаком заряда. Сейчас известны сотни различных античастиц, самая тяжелая из них — ядро антигелия — получена в опытах на Серпуховском ускорителе. Взаимодействие частицы и соответствующей ей античастицы приводит к аннигиляции: обе они исчезают, превращаясь в излучение, в фотоны. Энергия, а значит, и частота излучения, зависит от масс частиц, по всегда попадает в гамма-диапазон.

Существуют ли антимиры во Вселенной? К чему пришли ученые?


Так, например, если при аннигиляции покоящихся электрона и позитрона возникают два фотона, то энергия каждого из них равна Е = mс2 = 511 кэв, то есть энергии покоя электрона или позитрона (m — масса электрона или позитрона, с — скорость света). Энергия 511 кэв уже лежит в гамма-диапазоне, так как условная граница между рентгеновскими и гамма-лучами лежит где-то в районе частот 2 • 10(19) герц, то есть в районе энергии 100 кэв. Для частиц, более тяжелых, чем электрон, характерная энергия излучения еще больше. В принципе присутствие позитронов в удаленных астрономических объектах можно установить по появлению гамма-линий в спектрах излучения этих объектов. Попытки обнаружить гамма-излучение с энергией 511 кэв предпринимались уже довольно давно. С этой целью использовалась аппаратура, установленная на спутниках или высотных баллонах, поскольку гамма-кванты поглощаются в атмосфере и до поверхности Земли не доходят. В августе 1973 года американские исследователи В. Джонсон и Р. Хэймс сообщили о результатах обработки данных, полученных в 1970— 1971 годах с помощью приборов, установленных на высотных баллонах. Было обнаружено гамма-излучение с энергией 476± 24 кэв, что заметно отличается от величины 511 кэв, которая могла бы служить, верным признаком аннигиляции.

Существуют ли антимиры во Вселенной? К чему пришли ученые?


Казалось бы, зарегистрированная энергия указывает на другой механизм излучения. Например, можно предположить, что гамма-кванты возникают при переходах атомных ядер из возбужденных состояний в основные, не возбужденные. И все же обнаруженное излучение рассматривалось в ряде теоретических работ как результат аннигиляции вещества с антивеществом, электронов с позитронами. А то, что энергия излучения отличается от величины 511 кэв, твердо установленной для земных реакций аннигиляции, пытались объяснить последующим уменьшением энергии гамма-квантов, которое может происходить по разным причинам. Одна из возможных причин — гравитационное красное смещение. Этот эффект особенно заметен при испускании фотонов с поверхности очень компактных и массивных звезд. Допустим, что аннигиляция вещества с антивеществом происходит около нейтроном звезды с радиусом в десять километров и массой порядка массы Солнца. В этом случае гамма-кванты, двигаясь от звезды, могут терять до 20% своей энергии на преодоление силы гравитационного притяжения. С уменьшением энергии квантов излучения его частота также уменьшается, сдвигаясь к длинноволновой («красной») области спектра. Поэтому описанное явление и называют гравитационным красным смещением.

Существуют ли антимиры во Вселенной? К чему пришли ученые?


Итог таков: самым вероятным процессом, который может объяснить зарегистрированное гамма-излучение, все же остается аннигиляция позитронов, взаимодействие их с обычным веществом. А значит, где-то во Вселенной есть заметное количество антивещества. Пока не установлено, от каких астрономических объектов приходит регистрируемое гамма-излучение. Возможно, оно генерируется в ядре Галактики или в ее газовом диске, где сосредоточена основная масса звезд. Поток гамма-квантов оказался очень мощным, и если источник излучения находится в центре Галактики, то его мощность должна быть примерно 1037 эрг/сек. Это почти в десять тысяч раз больше полной мощности излучения Солнца. За счет каких процессов может образоваться так много позитронов? Теоретиками обсуждаются две основные возможности. Во-первых, позитроны возникают при взаимодействии частиц, входящих в состав космических лучей, с межзвездным газом. Во-вторых, позитроны появляются за счет ядерных реакций во время мощных взрывов звезд. Расчет показывает, что космические лучи, по-видимому, не могут обеспечить наблюдаемый поток гамма-излучения. Вторая возможность кажется более правдоподобной. Американский физик Д. Клайтон оценил количество позитронов, возникающих при взрывах сверхновых звезд, и пришел к выводу, что их может быть достаточно для объяснения наблюдаемого гамма-излучения.

Существуют ли антимиры во Вселенной? К чему пришли ученые?


Основным поставщиком позитронов в этой теоретической схеме является радиоактивный кобальт. Ядра кобальта возникают в результате взрывных процессов и, распадаясь в среднем за 77 дней, дают позитроны, нейтрино и ядра железа. Если эта модель подтвердится дальнейшими экспериментами и расчетами, то гамма-астрономия окажется средством проверки теории взрыва сверхновых звезд. Это очень важно для астрофизики в целом. Ведь, по современным представлениям, при взрывах сверхновых звезд синтезируются все тяжелые элементы, которые наблюдаются в природе.

0 не понравился
4 понравился пост
 
Незарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 


 
 
 
 

Информация

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оставлять свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Пожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. Также вы можете войти на сайт, используя существующий профиль в социальных сетях (Вконтакте, Одноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Наверх