где Å – постоянная интегрирования. Последнее уравнет ние

ÊÂÀÍT 2002/¹4
ãäå Å – ïîñòîÿííàÿ èíòåãðèðîâàíèÿ. Ïîñëåäíåå óðàâíåíèå èìååò ïðîñòóþ èíòåðïðåòàöèþ – îíî îòðàæàåò
çàêîí ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè äëÿ èçîëèðîâàííîãî ýëåìåíòà Ìåòàãàëàêòèêè ñ åäèíè÷íîé ìàññîé. Îïðàâäàíèåì
ýòîãî âûâîäà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îí ïðèâîäèò ê ðåøåíèþ,
îòâå÷àþùåìó îñíîâíîìó ïðèíöèïó êîñìîëîãèè – çàêîíó Õàááëà
v12 = H t r12 ,
ãäå v12 è r12 – îòíîñèòåëüíàÿ ñêîðîñòü è ðàññòîÿíèå
ìåæäó äâóìÿ ýëåìåíòàìè (1, 2) Ìåòàãàëàêòèêè. Íåîáõîäèìî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ïðèâåäåííîå âûøå ñîîòíîøåíèå ñïðàâåäëèâî ëèøü äëÿ âðåìåíè t » t0 . Ïðè âðåìåíàõ t = t0 Ìåòàãàëàêòèêà èìååò ìåíüøèå ðàçìåðû, è
ïðè âû÷èñëåíèè ðàññòîÿíèÿ r12 ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü
áîëåå ñëîæíûå ñîîòíîøåíèÿ.
Âàêóóì è äðóãèå ôîðìû êîñìè÷åñêîé ìàòåðèè
Ïî íàáëþäàòåëüíûì äàííûì î ñâåðõíîâûõ, î êîòîðûõ ìû óïîìèíàëè, ïëîòíîñòü âàêóóìà ρ v ïðåâûøàåò
ñóììàðíóþ ïëîòíîñòü îñòàëüíûõ êîìïîíåíòîâ êîñìè÷åñêîé ñðåäû: òåìíîãî âåùåñòâà ( ρd ), ñâåòÿùåãîñÿ
âåùåñòâà çâåçä è ãàëàêòèê ( ρp ) è èçëó÷åíèÿ ( ρ r ).
Îáû÷íî ïëîòíîñòè êîìïîíåíòîâ îòíîñÿò ê òàê íàçû2
âàåìîé êðèòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ρc = 3 8 H G =
29
3
= 0,6 × 10- ã × ñì - . Òåïåðü ïðèâåäåì ïîñëåäíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå äëÿ ýòèõ îòíîøåíèé:
ρv ρc = 0,7 ± 01 ,
ρd ρ c = 0,3 ± 01 ,
ρp ρc = 0,02 ± 0,01 ,
ρr ρc : 10 -4 .
Çäåñü íóæíî ñäåëàòü îäíî çàìå÷àíèå, Èíîãäà òåìíóþ
ìàòåðèþ, ñîñòîÿùóþ èç íåèçâåñòíûõ ýëåêòðîíåéòðàëüíûõ ÷àñòèö, âêëþ÷àþò â L -÷ëåí. Ýòî àáñîëþòíî íåâåðíî. Òåìíàÿ ìàòåðèÿ çàíèìàåò ïåðèôåðè÷åñêóþ ÷àñòü
ãàëàêòèê è, ñëåäîâàòåëüíî, ðàñïðåäåëåíà (â îòëè÷èå îò
âàêóóìà) êðàéíå íåðàâíîìåðíî, à L -÷ëåí çàíèìàåò
ïî÷òè ðàâíîìåðíî âñþ Ãàëàêòèêó. Ðåàëüíàÿ ìàòåðèÿ
ñîñòîèò èç èçâåñòíûõ ÷àñòèö (ïðîòîíîâ, íåéòðîíîâ,
ýëåêòðîíîâ, ôîòîíîâ è äðóãèõ ÷àñòèö). Îäíàêî óïîìÿíóòàÿ ïóòàíèöà íå ñîâñåì áåçîñíîâàòåëüíà. Âîïðîñ «èç
÷åãî» ñîñòîèò L -÷ëåí, âåðîÿòíî, îñíîâíîé â ôèçèêå
âàêóóìà è òàêæå äàëåê îò îêîí÷àòåëüíîãî ðåøåíèÿ.
Íî îäíî óñëîâèå îñòàåòñÿ – L -÷ëåí (êîòîðûé èíîãäà
îòîæäåñòâëÿþò ñ âàêóóìîì), åñëè è ñîñòîèò èç ÷àñòèö,
òî ïîñëåäíèå äîëæíû îáëàäàòü óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè: îòñóòñòâèåì ñïèíà (ñêàëÿðíûå ÷àñòèöû), ñòàáèëüíîñòüþ è ýëåêòðîíåéòðàëüíîñòüþ.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå
íå áóäåò âûïîëíÿòüñÿ îñíîâíîå óñëîâèå p = -ε , è
âàêóóì ïðåâðàòèòñÿ â îòâåðãíóòûé äàâíî ýôèð. Îêàçûâàåòñÿ, íàéòè òàêèå ÷àñòèöû ñðåäè ÷åòûðåõñîò óæå
îáíàðóæåííûõ íà óñêîðèòåëÿõ ÷àñòèö ñîâñåì íå ïðîñòî. Íàèáîëåå ïîäõîäÿùèì êàíäèäàòîì â ÷àñòèöû
âàêóóìà ÿâëÿþòñÿ ÷àñòèöû Õèããñà, êîòîðûå åùå óâåðåííî íå îáíàðóæåíû íåïîñðåäñòâåííî, íî èõ ñóùåñòâîâàíèå ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì óñëîâèåì äëÿ ôîðìè-
ðîâàíèÿ òåîðèè, îáúåäèíÿþùåé ýëåêòðîìàãíèòíîå è
ñëàáîå âçàèìîäåéñòâèÿ. (Ïî ñàìûì ïîñëåäíèì è íå
î÷åíü íàäåæíûì äàííûì, ïîëó÷åííûì íà óñêîðèòåëå
LEP, ìàññà Õèããñ-áîçîíà ïîðÿäêà 150 ÃýÂ.)
Ïðîáëåìà ïðèðîäû òåìíîé ìàòåðèè òàêæå âåñüìà
èíòåðåñíà, õîòÿ òåìíàÿ ìàòåðèÿ íå òàê óíèâåðñàëüíà,
êàê âàêóóì, è, âåðîÿòíî, íå èãðàåò â ýâîëþöèè Âñåëåííîé ñòîëü ïðèíöèïèàëüíîé ðîëè.
Âàêóóì ÿâëÿåòñÿ îñíîâîé åùå îäíîãî ôóíäàìåíòàëüíîãî âîïðîñà: ïî÷åìó åãî ïëîòíîñòü ρv < 10 -29 ã × ñì -3
ñòîëü ìàëà? Îöåíêè, îñíîâàííûå íà ñîîáðàæåíèÿõ
ðàçìåðíîñòè, óêàçûâàþò, ÷òî çíà÷åíèå ρ v äîëæíî áûòü
íà ìíîãî äåñÿòêîâ ïîðÿäêîâ áîëüøå. Äåéñòâèòåëüíî,
æ h ö
ρv » m ç ÷
è mc ø
-3
,
ïîýòîìó åñëè äàæå ïðèíÿòü m = 10 -24 ã (ïðîòîí), òî
16
-3
ïðèõîäèì ê çíà÷åíèþ ρv : 10 ã × ñì . Åñëè æå ïîëàãàòü, ÷òî ìàññà m îïðåäåëÿåòñÿ ôóíäàìåíòàëüíûìè
ïîñòîÿííûìè h , G è ñ, òî ïëîòíîñòü äîëæíà áûëà áû
äîñòèãíóòü óæ ñîâñåì ôàíòàñòè÷åñêîé âåëè÷èíû.
Çàêëþ÷åíèå
Èíòåðïðåòàöèÿ ðàçëè÷èÿ ìåæäó ýòèìè îöåíêàìè è
ðåàëüíûì çíà÷åíèåì ρv ÿâëÿåòñÿ, ïîæàëóé, íàèáîëåå
èíòðèãóþùåé ïðîáëåìîé ôóíäàìåíòàëüíîé ôèçèêè. Ïî
íàøåìó ìíåíèþ, âîçìîæíî, ÷òî âàêóóì Âñåëåííîé ñîñòîèò èç ìàññèâíûõ ÷àñòèö è ÷òî åãî ïëîòíîñòü âåñüìà
âåëèêà. Îäíàêî ïðè îáðàçîâàíèè Ìåòàãàëàêòèêè ïðîèñõîäèò ôàçîâûé ïåðåõîä, êîòîðûé ñóùåñòâåííî óìåíüøàåò
ìàññó âàêóóìíûõ ÷àñòèö è òðàíñôîðìèðóåò èõ ýíåðãèþ
â ðåàëüíûå ÷àñòèöû è ýíåðãèþ èõ äâèæåíèÿ. ×ðåçâû÷àéíàÿ ìàëîñòü ìàññû âàêóóìíûõ ÷àñòèö îïðåäåëÿåòñÿ
íåîáõîäèìîñòüþ äëèòåëüíîãî ñóùåñòâîâàíèÿ Ìåòàãàëàêòèêè äëÿ îáðàçîâàíèÿ ñëîæíûõ ôîðì ìàòåðèè.
Èëëþñòðàöèÿ Ë.Òèøêîâà
4