Барио́нная асимметри́я Вселе́нной — наблюдаемое преобладание в видимой части Вселенной вещества над антивеществом . Этот наблюдаемый факт не может быть объяснён в предположении исходной барионной симметрии во время Большого взрыва ни в рамках Стандартной модели , ни в рамках общей теории относительности — двух теорий, являющихся основой современной космологии . Наряду с и он представляет собой один из аспектов проблемы начальных значений в космологии.

В статье 1967 года А. Д. Сахаров сформулировал необходимые условия для наличия барионной асимметрии:

• Асимметрия между миром и антимиром, выражаемая на научном языке как нарушение С- и СР-симметрии (см. Нарушение CP-инвариантности ).
• Нарушение закона сохранения барионного заряда (иными словами, барионного числа за вычетом числа антибарионов).
• Нарушение на ранних этапах формирования Вселенной термодинамического равновесия .

Возможные объяснения

Существует несколько гипотез , пытающихся объяснить явление барионной асимметрии , однако ни одна из них не признана научным сообществом достоверно доказанной.

Простейшее объяснение состоит в том, что изначальные условия расширения Вселенной уже были несимметричными, что привело к наблюдаемому преобладанию. Этот вариант, хотя и возможный, не обладает, однако, эстетической привлекательностью и не даёт новых интересных следствий, что приводит физиков к поиску более глубоких причин возникновения асимметрии из изначально симметричного состояния.

Наиболее распространены теории, расширяющие Стандартную модель таким образом, что в некоторых реакциях возможно более сильное нарушение CP-инвариантности по сравнению с её нарушением в Стандартной модели. В этих теориях предполагается, что изначально количество барионной и антибарионной материи было одинаково, однако впоследствии в силу каких-либо причин из-за несимметричности реакций относительно того, какие частицы — вещества или антивещества — в них участвуют, произошло постепенное нарастание количества барионного вещества и уменьшение количества антибарионного. Подобные теории возникают естественным образом в моделях великого объединения .

Другие возможные сценарии возникновения асимметрии привлекают либо макроскопическое разделение областей локализации вещества и антивещества (что представляется маловероятным), либо поглощение антивещества чёрными дырами , способными отделить его от вещества при условии нарушения CP-инвариантности. Последний сценарий требует существования гипотетических тяжёлых частиц, распадающихся с сильным нарушением CP-инвариантности.

В 1970 году была предложена модель взаимодействий между элементарными частицами, в которой барионная асимметрия образуется при температурах, гораздо ниже планковской .

В 2010 году была выдвинута гипотеза, что барионная асимметрия связана с наличием тёмной материи . Согласно сделанному предположению носителем отрицательного барионного заряда являются частицы тёмной материи, не доступные для непосредственного наблюдения в земных экспериментах, но проявляющиеся через гравитационное взаимодействие на масштабах галактик .

Является объектом исследования эксперимента LHCb Большого адронного коллайдера .

См. также

• Барионы
• Бариогенез

Примечания

Литература

• — статья из Физической энциклопедии
• // / За загальною редакцією І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів, 2003. — С. 50. — ISBN 966-613-263-X . (укр.)

Ссылки