Вероятный процесс возникновения асимметрии во Вселенной. 1) Потенциал инфляции обретает форму, и начинает своё развития с минимума. 2) В конце инфляции поле начинает скатываться к минимуму. 3) В разных частях поля формируются комочки. 4) Комочки быстро распадаются, и практически исчезают. 5) Их резкое исчезновение порождает новые волны пространства-времени. Вероятно, эти волны можно уловить при помощи детекторов гравитационных волн.
Команда физиков-теоретиков обнаружила, что существует вероятность найти в гравитационных волнах Q-шары. Их обнаружение сможет ответить на вопрос, почему после Большого Взрыва осталось значительно больше материи, чем антиматерии. Работа «Detectable Gravitational Wave Signals from Affleck-Dine Baryogenesis» опубликована в журнале Physical Review Letters и на сайте arXiv.org.
Существование галактик, звёзд, планет и людей обусловлено тем, что в первые моменты существования Вселенной материи в ней образовалось больше, чем антиматерии. Совсем немного больше — на каждые десять миллиардов частиц антиматерии возникала всего одна «лишняя» частица материи. Однако и такую небольшую асимметрию современная физика убедительно объяснить не может. Согласно стандартным теориям материи и антиматерии должно было появиться строго поровну – следовательно, существование всего, что мы видим, говорит о наличии каких-то пока неизвестных нам физических законов.
Считается, что асимметрия появилась сразу после инфляции – периода чрезвычайно быстрого расширения Вселенной. Комочек поля мог сильно растянуться, и распасться на фрагменты как раз так, чтобы появилась асимметрия. Однако напрямую проверить подобную теорию сложно. Даже на крупнейших ускорителях частиц уровни энергии на несколько порядков не дотягивают до нужных.
И теперь команда исследователей из Японии и США обнаружили новую возможность проверить эту гипотезу, используя комочки поля, известные, как «Q-шары».
Грэхем Уайт, ведущий автор работы, сравнивает концепцию Q-шаров с бозонами Хиггса. «Частица Хиггса появляется как возбуждение поля Хиггса. Но поле Хиггса способно и на другие вещи – например, на формирование комочков. Если взять поле, похожее на поле Хиггса, но имеющее заряд – не электрический, но какой-то особый заряд – тогда один комочек будет иметь заряд, как у частицы. Поскольку заряды не исчезают бесследно, полю придётся решить, хранить их в комочках или в частицах. Если у комочков энергия ниже, то поле выберет их. Куча комочков, свёртываясь, формирует Q-шар».
По словам Уайта, гипотеза учёных заключается в том, что эти комочки поля, Q-шары, очень часто остаются достаточно стабильными. Во время расширения Вселенной такие Q-шары растворялись медленнее, чем «суп» из частиц и излучения, и в результате большая часть энергии Вселенной оказалась сосредоточенной именно в этих комочках. Тем временем в плотности супа из излучения начинают появляться неоднородности. Распад Q-шаров происходит так быстро и внезапно, что флуктуации плазмы становятся мощными звуковыми волнами, настолько сильными, что они вызывают гравитационные волны. И эти гравитационные волны мы сможем обнаружить уже в ближайшие десятилетия. Удобно, что Вселенная абсолютно прозрачна по отношению к таким волнам, вплоть до времени самого их появления.
Исследователи считают, что условия возникновения подобных волн должны были встречаться повсеместно, и что возникшие гравитационные волны должны иметь достаточно большую амплитуду и малую частоту для того, чтобы их можно было найти с помощью уже существующих детекторов.
По словам Уайта, если асимметрия возникла именно так, то мы с большой вероятностью вскоре сможем обнаружить нужный нам сигнал, идущий с самого начала времён. Это подтвердит теорию о том, каким образом появились мы, и вообще вся материя Вселенной.
