Комета антивещества - Antimatter comet

Антивещество
Античастицы Позитрон Антипротон Антинейтрон Антиводород Антигелий Луковицы Антипротонный водород Антипротонный гелий Мюоний Истинный мюоний Пионий Позитроний Кварконий
Понятия и явления Аннигиляция Бариогенез Барионная асимметрия Комета Нарушение CP Гравитационное взаимодействие Позитронное излучение
Устройства Туманная камера Ускоритель частиц Антипротонный замедлитель Релятивистский коллайдер тяжелых ионов Ловушка Пеннинга
Использует Позитронно-эмиссионная томография Топливо Оружие
Люди и тела Карл Дэвид Андерсон Поль Дирак Андрей Сахаров ЦЕРН
v т е

Антиматерии кометы и антиматерии метеорные являются гипотетическими кометы и метеориты , состоящие исключительно из антивещества вместо обычной материи . Хотя на самом деле они никогда не наблюдались и вряд ли будут существовать где-либо в пределах Млечного Пути , они были предположены, и их существование, исходя из предположения, что гипотеза верна, было выдвинуто как одно из возможных объяснений различных наблюдаемых природных явлений на протяжении многих лет. .

Предполагаемое существование

Гипотеза о кометах, состоящих из антивещества, восходит к 1940-м годам, когда физик Владимир Рожанский в своей статье «Гипотеза о существовании контртерреновой материи» предположил возможность того, что некоторые кометы и метеороиды могут быть созданы из «контртерренной» материи (т. Е. антивещество). Такие объекты, заявил Роянски, (если бы они вообще существовали) возникли за пределами Солнечной системы. Он предположил, что если бы на орбите Солнечной системы находился объект из антивещества, он бы демонстрировал поведение комет, наблюдавшихся в 1940-х годах: когда его атомы аннигилировали с «земной» материей других тел и солнечным ветром , он генерировал бы летучие соединения и претерпевают изменение состава на элементы с более низкими атомными массами . Исходя из этого, он выдвинул гипотезу о том, что некоторые объекты, которые были идентифицированы как кометы, на самом деле могут быть объектами антивещества, предполагая, основываясь на расчетах с использованием закона Стефана-Больцмана , что можно было бы определить существование таких объектов в пределах Солнечной системы, наблюдая за их температурой. Тело из антивещества, подвергающееся нормальным уровням метеорной бомбардировки (по данным 1940-х годов) и поглощающее половину энергии, создаваемой аннигиляцией нормального вещества и антивещества, будет иметь температуру 120 К (-153 ° C) для показателей бомбардировки, рассчитанных по формуле Wylie или 1200 K (930 ° C) для расчетов Nininger. В 1970-х годах, когда наблюдалась комета Кохоутек, Роянски снова предложил гипотезу комет из антивещества в письме в Physical Review Letters и предложил провести гамма- наблюдения кометы для проверки этой гипотезы.

Первоначальная гипотеза Рожански 1940 года заключалась в том, что, возможно, единственными телами в Солнечной системе, которые могли быть антивеществом, были кометы и метеороиды, а все остальные тела почти наверняка были нормальным веществом. Собранные с тех пор экспериментальные данные не только подтвердили это ограничение, но и сделали существование реальных комет из антивещества и самих метеороидов еще более маловероятным. Гэри Стейгман, доцент кафедры астрономии Йельского университета , заметил в 1976 году, что космические зонды доказали - благодаря тому факту, что они не аннигилировали при ударе, - что такие тела, как Марс, Венера и Луна, не являются антивеществом. Он также отметил, что если бы какая-либо из планет или подобных тел была антивеществом, их взаимодействие с земным солнечным ветром и явная сила гамма-излучения, которое могло бы произойти, сделали бы их давно заметными. Он отметил, что не были обнаружены даже космические лучи на антивеществе , поскольку все ядра, обнаруженные в исследованиях, были однородно терренами, экспериментальные данные в нескольких исследованиях, проведенных с 1961 года и позднее, разными людьми, исключающими присутствие фракционного состава антивещества космических лучей. больше 10 ⁻⁴ от общего числа. Кроме того, однородная природа потока космических лучей указывает на то, что нигде в Млечном Пути нет источников более тяжелых элементов антивещества (таких как углерод), поскольку (хотя это и не доказано) вполне вероятно, что они представляют собой общий состав всей галактики. Они представляют собой галактику в целом - следует логике - и поскольку они действительно содержат природный углерод и другие атомы, но не содержат никаких атомов антивещества, следовательно, нет разумного источника для внесолнечных комет антивещества, метеороидов или любые другие крупномасштабные объекты тяжелых элементов, которые могут возникнуть в этой галактике.

Мартин Бич из Университета Западного Онтарио (Лондон, Онтарио, Канада) сослался на различные гипотезы и экспериментальные результаты, которые подтверждают отсутствие антивещества во Вселенной. Он утверждал , что любые антиматерии кометы и метеоры , которые существуют , должны быть (по крайней мере) экзопланета по происхождению , так как небулярная гипотеза для формирования Солнечной системы не позволяет их быть солнечным. Любое антивещество в туманности до образования или в планетарном аккреционном диске имеет сравнительно короткое время жизни, говоря астрономически, до аннигиляции с земным веществом, с которым оно смешано. Это время жизни измеряется сотнями лет, поэтому любое солнечное антивещество, присутствующее в то время, когда система была сформирована, уже давно аннигилировало. Следовательно, любые кометы и метеоры из антивещества должны происходить из другой солнечной системы. Более того, метеоры из антивещества не только должны быть внесолнечными по происхождению, они должны быть недавно (то есть в течение последних 10 ⁴ ~ 10 ⁵ лет) захвачены Солнечной системой. Большинство метеороидов распадаются до размеров 10 ^-5  г в течение этого периода времени из-за столкновений метеороидов с метеороидами. Таким образом, любой метеор из антивещества должен быть либо внесолнечным по происхождению, либо оторваться от кометы из антивещества, которая имеет внесолнечное происхождение. Первые вряд ли существуют на основании данных наблюдений. Любой внесолнечный метеороид будет иметь гиперболическую орбиту , но менее 1% наблюдаемых метеороидов имеет такую орбиту , и все это объясняется процессом возмущения обычных (земных) солнечных объектов планетными столкновениями по гиперболическим траекториям. Бич пришел к выводу, что продолжающийся нулевой результат, однако, не является доказательством («Отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия», М. Рис), а единичный положительный результат опровергает представленные аргументы.

Предполагаемые объяснения наблюдаемых явлений

Тектиты

В 1947 году Мохаммад Абдур Рахман Хан, профессор Университета Османии и научный сотрудник Института метеоретики Университета Нью-Мексико , выдвинул гипотезу о том, что кометы или метеороиды из антивещества ответственны за тектиты ( Хан, 1947 ). Однако это объяснение из множества предложенных объяснений тектитов считается одним из самых невероятных.

Тунгусское событие 1908 года

К 1950-м годам размышления о кометах и ​​метеороидах из антивещества были обычным делом для астрофизиков. Один из них, Филип Дж. Вятт из Университета штата Флорида , предположил, что Тунгусское событие могло быть метеором, сделанным из антивещества ( Wyatt 1958 ). Уиллард Либби и Клайд Коуэн развили идею Вятта ( Cowan, Atluri & Libby, 1965 ), изучив мировые уровни углерода-14 в кольцах деревьев и отметив необычно высокие уровни для 1909 года. Однако даже в 1958 году теоретические ошибки в гипотезе были обнаружены. наблюдались, помимо свидетельств, которые поступали в то же время от первых спутников для измерения гамма-излучения. Во-первых, гипотеза не объясняла, как метеор из антивещества мог выжить так низко в атмосфере Земли, не аннигилируя, как только он столкнется с земным веществом на верхних уровнях.

Шаровая молния

В 1971 году фрагменты комет или метеороидов из антивещества были выдвинуты гипотезами Дэвида Эшби из лаборатории Калхэма и Колина Уайтхеда из Исследовательского центра атомной энергии Великобритании в качестве возможной причины шаровой молнии ( Ashby & Whitehead, 1971 ). Они наблюдали за небом с помощью устройства обнаружения гамма-излучения и сообщили о необычно высоких цифрах на уровне 511 кэВ (киловольт- электронвольт ), что является характерной частотой гамма-излучения при столкновении электрона и позитрона . У таких чтений были естественные объяснения. В частности, позитроны могут производиться косвенно под действием грозы, поскольку она создает нестабильные изотопы азота-13 и кислорода-15 . Однако Эшби и Уайтхед отметили, что в то время, когда наблюдались показания гамма-излучения, не было гроз. Вместо этого они представили гипотезу метеоров из антивещества как интересную, которая действительно объясняет все, что было зарегистрировано их наблюдениями, и предположили, что она заслуживает дальнейшего изучения.

Гамма-всплески

Кометы из антивещества, которые, как считалось, существуют в облаке Оорта, были в 1990-х годах выдвинуты в качестве одного из возможных объяснений гамма-всплесков . Эти всплески можно объяснить аннигиляцией микрокомет вещества и антивещества. Взрыв вызовет мощные всплески гамма-излучения и ускорит материю до скоростей, близких к световым. Эти антиматерии микрокометы , как полагают, проживают на расстоянии более чем 1000 AU . Расчеты показали, что кометы радиусом около 1 км уменьшатся на 1 м, если они пройдут мимо Солнца с перигелием в 1 а.е. Микрокометы из-за нагрузок от солнечного нагрева разрушаются и сгорают намного быстрее, потому что силы более сконцентрированы в их небольших массах. Микрокометы из антивещества сгорают еще быстрее, потому что аннигиляция солнечного ветра с поверхностью микрокометы приведет к выделению дополнительного тепла. Поскольку в последующие годы было обнаружено больше гамма-всплесков, эта теория не смогла объяснить наблюдаемое распределение гамма-всплесков вокруг родительских галактик и обнаружение рентгеновских линий, связанных с гамма-всплесками. Открытие сверхновой, связанной с гамма-всплеском в 2002 году, предоставило убедительные доказательства того, что массивные звезды являются источником гамма-всплесков. С 2002 года наблюдалось больше сверхновых, связанных с гамма-всплесками, и было твердо установлено происхождение массивных звезд как источников гамма-всплесков.

Сноски

использованная литература

Библиография

дальнейшее чтение

Оригинальные публикации различных гипотез

• Хан, Мохаммад Абдур Рахман (1947). «Теория удара конттерренового метеорита об образовании тектита». Contrib. Метеорит. Soc . 4 (35).
• Эшби, Дэвид ETF; Уайтхед, Колин (1971-03-19). «Шаровая молния вызвана метеоритами из антивещества?». Природа . 230 (5290): 180–182. Bibcode : 1971Natur.230..180A . DOI : 10.1038 / 230180a0 . S2CID  4185789 .
• Вятт, Филип Дж. (1958-04-26). «Возможное существование антивещества в массе». Природа . 181 (4617): 1194. Bibcode : 1958Natur.181.1194W . DOI : 10.1038 / 1811194b0 . S2CID  4257659 .
• Коуэн, Клайд ; Atluri, CR; Либби, Уиллард Ф. (1965-05-29). «Возможное антивещественное содержание Тунгусского метеора 1908 года». Природа . 206 (4987): 861–865. Bibcode : 1965Natur.206..861C . DOI : 10.1038 / 206861a0 . S2CID  4273369 .

Другой

• Константинов, БП; Бредов, ММ; Беляевский, А.И.; Соколов И.А. (январь – февраль 1966 г.). "О возможной антивещественной приоде микрометеоров". Космические исследования (СССР ). 4 (1): 66–73.
  • Английский перевод: Константинов, Б.П .; Бредов, ММ; Беляевский, А.И.; Соколов И.А. (январь 1966 г.). "Возможная природа антивещества микрометеоритов". Космические исследования . 4 : 58. Bibcode : 1966CosRe ... 4 ... 58K .
• София, Сабатино; ван Хорн, HM (1975-10-15). Гипотеза столкновения вещества и антивещества для происхождения космических гамма-всплесков . AAS, Американское физическое общество и Нью-Йоркская академия наук, 7-й Техасский симпозиум по релятивистской астрофизике , Даллас, Техас, 16–20 декабря 1974 г. Анналы Нью-Йоркской академии наук . 262 . С. 197–208. Bibcode : 1975NYASA.262..197S . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1975.tb31432.x .
• София, Сабатино; Уилсон, Роберт Э. (1976). «Локальные гамма-события как проверка теории гамма-всплесков на антивеществе (письмо в редакцию)». Астрофизика и космическая наука . 39 (1): L7 – L11. Bibcode : 1976Ap & SS..39L ... 7S . DOI : 10.1007 / BF00640527 . S2CID  123485559 .