Книга Черные дыры и ВселеннаяСтраница 80
Х-бозон, как и его античастица апти-Х, могут распадаться с нарушением барионного заряда, причем Х-ча-стица и Х-античастица распадаются не совсем одинаково. В результате, как показывает расчет, и возникает маленький избыток частиц над античастицами. Расчеты эти еще не очень точны, но они показывают, что число возникающих лишних частиц, вероятно, близко к одной на миллиард пар частиц-античастиц. Частицы и античастицы проаннигилируют в ходе расширения Вселенной, превра-тясь в конце концов в фотоны, которые вместе с имевшимися там фотонами и составят реликтовое излучение (напомним, что во Вселенной остаются также нейтрино), а избыток барионов останется. Вот он-то и является обычным веществом сегодняшней Вселенной. Ясно, что число фотонов по сравнению с “лишними” частицами будет приблизительно в миллиард раз больше.
Так решается первая проблема.
Обратимся теперь к трем другим. Согласно теории “великого объединения”, во Вселенной при температуре порядка 1027 Кельвинов и больше было поле (его называют скалярным полем), которое обладало свойствами вакуума, рассмотренными нами в разделе “Гравитация пустоты”. В частности, у этого поля было огромное “отрицательное давление” — натяжение, равное плотности энергии самого поля. Такое поле получило название “ложного вакуума”. Отличие его от истинного вакуума, помимо всего прочего, в том, что соответствующая плотность “ложного вакуума” фантастически огромна — около 1074 г/см3. Мы знаем, что плотности вакуума соответствует космологическая постоянная в уравнениях тяготения Эйнштейна. В ту эпоху такая постоянная (ее можно назвать вслед за “ложным вакуумом” — “ложной постоянной”) также была огромна.
В начале расширения, при временах меньше 10-34 секунды, температура во Вселенной была выше 1027 кель-винов. Плотность “ложного вакуума” была 1074 г/см3, но плотность горячих реальных частиц и античастиц обычной материи была еще выше. Поэтому тогда никак не проявлялись гравитационные свойства “ложного вакуума” и расширение Вселенной проходило по обычным законам. В ходе расширения плотность обычной материи уменьшалась и при 10-34 секунды после начала расширения сравнялась с плотностью “ложного вакуума”. Мы уже видели в разделе “Гравитация пустоты”, насколько необычны гравитационные проявления вакуума. Его гравитация вместо притяжения вызывает отталкивание. Так случилось и в “эпоху 1034” секунды. Гравитационное отталкивание вакуума заставляет мир расширяться ускоренно. Плотность “ложного вакуума” постоянна, она не уменьшается со временем, поэтому ускорение расширения тоже постоянно. Скорость расширения (скорость удаления друг от друга двух произвольных элементов среды) непрерывно нарастает (вместо затухания с течением времени, как это имеет место без гравитации вакуума под действием тяготения обычной материи), и очень быстро все размеры во Вселенной невероятно растягиваются и становятся огромными. Эта стадия ускоренного расширения получила название “раздувающейся” Вселенной. За период с 10-34 секунды по 10-32 секунды с начала расширения все размеры во Вселенной увеличились в 1050 раз?
Но состояние “раздувающейся” Вселенной неустойчиво. Температура и плотность обычной материи стремительно уменьшаются при таком расширении. Вселенная становится переохлажденной. Плотность обычной материи становится совершенно пренебрежимой по сравнению с плотностью “ложного вакуума”. В это время становится возможным фазовый переход из состояния “ложного вакуума” с огромной плотностью, в конце концов, в состояние, когда вся плотность массы (и соответствующая плотность энергии) “ложного вакуума” переходит в плотность массы обычной горячей материи, а плотность истинного вакуума равна нулю или очень мала. Это означает, это из энергии, заключенной прежде в “ложном вакууме”, возникает огромное количество частиц и античастиц обычной материи, обладающих большой энергией. Вселенная вновь разогревается до температуры около 1027 Кельвинов.
Деталей этого перехода мы здесь касаться не будем. Отметим только, что разогрев Вселенной происходит спустя, вероятно, 10~32 секунды после начала расширения. За короткое время, с 10-34 секунды по Ю-32 секунды, Вселенная невероятно ускоренно “раздувается” из-за гравитационного отталкивания “ложного вакуума”. Так, если без стадии “раздувающейся” Вселенной эти расстояния до Вселенной увеличились бы всего в 10 раз, то при наличии такой стадии продолжительностью с 10-34 секунды по 10-32< секунды мир за то же время расширится в 1050 раз! После этого начинается расширение согласно законам теории горячей Вселенной, с которой мы уже знакомы.