Когда в процессе расширения Вселенной температура была выше 1028 К, пространство заполняла сверхгорячая смесь, состоявшая из равных количеств всех фундаментальных частиц и соответствующих им античастиц. В этот период барионный заряд был равен нулю.
Если бы такое положение сохранилось и в дальнейшем, то по мере расширения Вселенной и понижения температуры все тяжёлые частицы проаннигилировали бы со своими античастицами и к современной нам эпохе не осталось бы ни протонов, ни нейтронов, т. е. не было бы вещества, а только фотоны и нейтрино.
Но все дело в том, что согласно теории «Великого объединения» при температуре порядка 1028 К могли рождаться сверхтяжелые частицы с энергиями порядка 1015 ГэВ (масса этих частиц была равна 1014 масс протона). Такая температура в процессе расширения Вселенной была достигнута спустя 10-35 секунды после начала расширения.
Затем сверхтяжелые частицы и их античастицы распадались, но у частиц и античастиц эти распады происходили с разной вероятностью. В конечном итоге это и привело к тому, что образовался небольшой избыток барионов над антибарионами, т. е. появился барионный заряд.
От настоящего к будущему
Гораздо сложнее обстоит дело с «построением» картины будущего. Это всегда чисто теоретическая экстраполяция, прямая проверка которой невозможна. В полной мере подтвердить ее или опровергнуть может только само дальнейшее развитие событий, само будущее: Но если теории, на которые мы опираемся, в достаточной степени обоснованы, то такая экстраполяция все же представляет известный интерес. Во всяком случае она рисует нам принципиально возможные варианты тех событий, которые могут произойти в грядущем.
Как известно, существуют два основных варианта возможного будущего нашей Вселенной. Либо разбегание галактик в какой-то момент прекратится и Вселенная начнет сжиматься, либо это расширение будет продолжаться неограниченно. В первом случае Вселенная, видимо, в конце концов вернется к первоначальному сверхплотному состоянию. А что произойдет во втором?
Данные современной физики позволяют обрисовать наиболее существенные моменты соответствующего развития событий.
Настанет время, запасы водорода во Вселенной исчерпаются — образование звезд прекратится. Существовавшие до этого звезды полностью израсходуют водород и превратятся либо в холодные тела, либо в черные дыры. Произойдет это примерно через 1014 лет, т. е. через промежуток времени, в 10 тысяч раз превосходящий современный возраст нашей Вселенной.
А какая судьба ожидает звездные острова-галактики? Под действием случайных возмущений отдельные звезды из их внешних частей будут выбрасываться в межгалактическое пространство. Центральные области галактик будут сжиматься и превращаться в сверхмассивные черные дыры, которые своим чудовищным притяжением станут втягивать в себя и поглощать еще оставшиеся звезды. Это случится через 1019 лет, т. е. тогда, когда все звезды уже давным-давно погаснут.
Какие события ожидают Вселенную в дальнейшем? Как мы уже знаем, среднее время жизни протона около 1032 лет, после чего он должен распасться. Продуктами такого распада являются позитрон и излучение в виде фотонов и нейтрино; возможно также образование нескольких электронно-позитронных пар. Что же касается нейтронов, то, как мы уже знаем, в свободном состоянии они довольно быстро распадаются на протоны, электроны и антинейтрино. А в атомных ядрах они ведут себя подобно протону.
Следовательно, через 1032 лет все ядра вещества полностью распадутся. Но еще останутся во Вселенной черные дыры: не очень массивные, образовавшиеся в результате коллапса звезд, и сверхмассивные, возникшие при сжатии центральных частей галактик. Но, как уже говорилось выше, и черные дыры не вечны — они постепенно «испаряются». В течение 1069 лет исчезнут звездные черные дыры, а через 1096 лет такая же участь постигнет и сверхмассивные. Наступит эра излучения…
Через 10100 лет во Вселенной останется только излучение и электронно-позитронная плазма, рассеянная в пространстве с невообразимо малой плотностью: одна частица в объеме пространства, в 10185 раз превосходящем объем наблюдаемой в настоящее время Вселенной.