Вообще, процессы рождения вещества представляют собой интереснейшее явление — достаточно сказать, что знакомые нам элементарные частицы являлись тогда безмассовыми.
Все частицы, не только фотоны!
Но мало-мальски подробный рассказ обо всем этом, хотя и позволил бы немного поведать, в частности, про тот самый весьма «популярный» в последнее время1 бозон Хиггса, к сожалению, определенно вывел бы нас за рамки этой книги. Так что оставим этот рассказ до более подходящего случая.
Скажем лишь, что примерно в это же время (чуть-чуть погодя) наступает конец так называемого Великого Объединения —
1 Да-да, знаменитый Большой Адронный Коллайдер и все его «ужасы». Примеч. авт.
354
и сильное взаимодействие (отвечающее за силы, действующие в нашу эпоху внутри атомных ядер1), отделяется от слабого (отвечающего, в частности, за процессы бета-распада нейтрона на протон, электрон и антинейтрино) и знакомого всем электромагнитного.
Что же касается гравитации, являющейся четвертым (и последним) известным фундаментальным взаимодействием, то его отделение произошло в самом начале описываемой нами эволюции Вселенной, в планковские времена.
Еще немного погодя...
Впрочем, при описании процессов в нашей Вселенной — особенно в самые начальные этапы ее эволюции — удобно пользоваться логарифмической шкалой времени. И на этой шкале данное «немного погодя», в цифрах выглядящее как примерно ю-35 с, отстоит от предыдущего момента почти так же, как мы отстоим от эпохи образования первых звезд!
Итак, на Ю-35 секунде происходит рождение барионной асимметрии Вселенной, т. е. барионов (в то время представляемых кварками) за счет механизмов, описание которых, к сожалению, тоже выходит за рамки данной книги, рождается «чуть-чуть», буквально на одну миллиардную долю больше, чем антибарионов.
И именно поэтому сейчас мы состоим из вещества, а не из антивещества.
На всякий случай стоит отметить, что существуют теории, в которых возникновение барионной асимметрии происходит гораздо позже — вблизи ю-10 секунды. Они называются теориями «холодного бариогенезиса» — в отличие от теорий «горячего бариосинтеза», описывающих процессы на кг35 секунде.
Учитывая температуры, которые царят во Вселенной на ю-10 секунде, становится понятно, что понятия «горячо» и «холодно» в физике ранней Вселенной гораздо более относительны, чем в нашей повседневной жизни!
Уточнение про «нашу эпоху» было сделано, так как в те времена никаких «атомов» и даже «ядер атомов» еще не существовало. — Примеч. авт.
355
Кстати, еще одним следствием существования барионной асимметрии (возможной только если происходит несохранение так называемого «барионного числа») является вывод о не- стабильности протона. За определенное время — очень долгое, впрочем, порядка ю32 лет — он распадается, например, на позитрон и пи-мезон (называемый также пионом). А пи-мезон, в свою очередь, распадается на два гамма-кванта. Возможны и другие так называемые «каналы» (варианты) распада.
После 10"35 секунды начинается период, который, в силу уже упомянутого «логарифмического» обстоятельства, носит название «пустыня взаимодействий» или же «калибровочная пустыня». Ведь в течение «громадного» промежутка времени — вплоть до 10-10 секунды — ничего интересного с точки зрения современной физики не происходит. Знакомые нам частицы — кварки, леп- тоны и промежуточные бозоны — по-прежнему массы не имеют.
Массивны в этот период только гипотетические частицы1 — переносчики сил Великого Объединения, X- и Y-бозоны, которые приобрели массу в момент нарушения симметрии Великого Объединения. После данного момента они уже не могут рождаться и постепенно распадаются на кварки и лептоны (при этом сами являясь, таким образом, своеобразными лептокварками, объединяя в себе свойства эти двух семейств).
Собственно, различие в каналах распада между этими бозонами и соответствующими антибозонами (которых было как раз «поровну») и обуславливает возникновение барионной асимметрии Вселенной в теориях горячего бариосинтеза.
Но эти события, как уже было сказано, происходят примерно на Ю-35 секунде, после чего наступает временное «затишье».
К ю-10 секунде температура Вселенной за счет расширения падает до кг16 К. Стоит упомянуть, кстати, что экспоненциальный период расширения Вселенной закончился вместе с окончанием
1 Гипотетические — потому что экспериментально они еще не открыты- уж слишком большие энергии тут требуются. Но сомнений в их суше ствовании у ученых нет. — Примеч. авт.