Вселената съществува, защото черните дупки са изяли антиматерията: нова теория обяснява Големия взрив

Ако Вселената се развиваше в строго съответствие с основната симетрия, цялата първоначална маса щеше да изчезне още в първата част от секундата. Космосът щеше да представлява хомогенно пространство, изпълнено изключително с радиация.

На всеки десет милиарда частици антиматерия са се появили десет милиарда и една частици обикновена материя. След глобалната анихилация тази малка разлика е оцеляла, за да формира целия материален свят, пише Kaldata.

Ограничения на Общата теория на относителността и тензорът на усукване

Нелинейната физика на Дирак и нарушаването на симетрията

Кинематика на гравитационното улавяне

Появата на разликата в масите на материята и антиматерията задейства строг кинематичен механизъм на разделяне.

Точно това се е случило в мащаба на цялата Вселена.

Първичните черни дупки са поглъщали бавната и тежка антиматерия с много по-голяма интензивност, отколкото леката и бърза обикновена материя. Черните дупки са действали като глобален еднопосочен филтър.

Отмяната на сингулярността и формирането на нови светове

Ако този физически модел е верен, той води до странно, но строго обосновано заключение.

Според Стандартния модел на физиката на елементарните частици Големият взрив трябва да е създал материя и антиматерия в строго равни пропорции. Законите за запазване изискват на всеки произведен електрон да има един позитрон и на всеки кварк да има един антикварк. Срещата между частица и античастица обаче винаги води до анихилация: те се анихилират взаимно, като освобождават енергия под формата на гама лъчи.

Повечето съвременни хипотези включват въвеждането на нови, все още неоткрити частици или допълнителни полета извън Стандартния модел. Въпреки това, физикът теоретик Никодем Поплавски в своя научен труд се опитва да докаже, че отговорът на въпроса за изчезването на антиматерията се крие не в някакви нови елементи на квантовата механика, а в един по-точен математически модел на гравитацията и геометрията на самото пространство-време.

Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн описва гравитацията не като силово взаимодействие, а като следствие от кривината на пространство-времето под въздействието на масата и енергията. Този модел е многократно потвърждаван от наблюденията и описва макроскопичното пространство – от орбитите на планетите до сливането на черните дупки – абсолютно точно.

Спинът е вътрешният импулс на частицата, нейна присъща квантова характеристика. През 20-те години на ХХ век френският математик Ели Картан предлага разширение на теорията на Айнщайн. Той разсъждава математически, че ако масата и енергията изкривяват пространство-времето, то наличието на спин във фермионите (частиците, от които се състои материята) би трябвало да предизвиква неговото усукване.

При настоящите условия плътността на материята във Вселената е твърде ниска, за да могат спиновете на частиците да създадат измеримо геометрично усукване. Теорията на Айнщайн-Картан дава същите проверими резултати като стандартната теория на относителността. В първите мигове след Големия взрив обаче ситуацията е била коренно различна. Материята се е намирала в състояние на така наречената плътност на Картан (около 1045 килограма на кубичен метър). При такива екстремни стойности усукването на пространство-времето, породено от съвкупния спин на частиците, се превръща в доминиращ физичен фактор.

Поведението на фермионите, включително електроните и кварките, се описва с уравнението на Дирак. Именно това уравнение в своето време позволи теоретичното предсказване на съществуването на антиматерия. В класическа форма, без да се взема предвид торсионното поле (усукването на пространството), уравнението на Дирак е линейно. То постулира строга симетрия: частиците и античастиците имат абсолютно еднаква маса и се подчиняват на едни и същи кинематични закони.

Nikodem Poplawski (Никодем Поплавски) е изчислил какво се случва с уравнението на Дирак, ако бъде поставено в рамките на теорията на Айнщайн-Картан – т.е. в среда, в която пространство-времето е изключително усукано. В този случай математическата структура на взаимодействието се е променила драстично.

Поради факта, че тензорът на усукване е пропорционален на спина на самите частици, уравнението престанало да бъде линейно и станало кубично. Физическият смисъл на тази трансформация е, че енергията на частицата започва да зависи от нейното собствено състояние. Анализът на собствените стойности на енергията за актуализираната система показа, че при наличието на геометрично усукване се нарушават конюгацията на заряда (С-симетрия) и паритетът заряд-пространство (СР-симетрия).

Превръщането на математическите резултати във физически: в екстремната плътност на ранната Вселена ефективната маса на антифермионите превишава масата на съответните фермиони. Антиматерията става по-тежка от обикновената материя. И тази разлика се е увеличавала пропорционално на нарастването на плътността на средата.

В първите части от секундата от съществуването на Вселената непрекъснато са протичали процеси на пораждане и анихилация на двойки частица-античастица. Тъй като частиците антиматерия имали по-голяма ефективна маса, тяхната кинетична енергия се разпределяла по различен начин. При еднакъв енергиен импулс по-тежката частица се движи с по-малка скорост. Следователно новородената антиматерия се е движела по-бавно от обикновената материя.

Взаимодействието на движещи се частици с хоризонта на събитията на черна дупка се подчинява на строгите закони на небесната механика. Вероятността преминаващ обект да бъде уловен от гравитацията на черната дупка (сечение на гравитационно улавяне) е в обратна зависимост от скоростта на този обект.

Една бърза частица има достатъчно кинетична енергия, за да преодолее гравитационния потенциал на черната дупка, да промени траекторията си и да продължи да се движи в откритото пространство. Бавната частица прекарва повече време в зоната на критично гравитационно въздействие, кинетичната ѝ енергия не е достатъчна, за да избегне улавянето, и тя пресича хоризонта на събитията.

• Нарушаването на барионното число се случва на практика – антиматерията необратимо се измъква отвъд хоризонта на събитията.

• С- и СР-симетрията са нарушени поради разликата в ефективните маси в торсионното поле.

• Отсъствието на топлинно равновесие се осигурява от еднопосочното движение на частиците вътре в черните дупки.

По този начин законът за запазване на барионното число не се нарушава на фундаментално ниво. Антиматерията не се анихилира безследно в нарушение на правилата на Стандартния модел, а просто се отстранява от наблюдаемата Вселена и се изолира завинаги във вътрешността на сингулярностите.

Разширяването на физическата картина на света с помощта на теорията на Айнщайн-Картан решава не само проблема с изчезването на антиматерията. Въвеждането на тензора на усукване премахва основния парадокс на черните дупки – математическата сингулярност.

В рамките на Общата теория на относителността гравитационният колапс на звездата води до сгъстяване на материята в точка с нулев обем и безкрайна плътност. В тази точка законите на физиката престават да действат. Поплавски обаче показва, че при свръхвисоки плътности геометричното усукване на пространството, породено от спиновете на фермионите, започва да функционира като мощна гравитационна сила на отблъскване.

Материята, достигнала предела на компресията, започва да се разширява. Но това разширяване не се осъществява обратно в нашата Вселена (което е забранено от хоризонта на събитията), а образува ново, изолирано пространство-време. По този начин всяка черна дупка може да инициира локализиран Голям взрив и да породи нова затворена Вселена.

Тъй като първичните черни дупки на нашата Вселена са поглъщали по-интензивно антиматерията, образуваните в тях дъщерни вселени би трябвало да имат обратна асиметрия – да се състоят предимно от антиматерия. Следователно наблюдаваната от нас реалност, състояща се от обикновена материя, е пряк резултат от процесите на подбор в най-ранните етапи на гравитационното формиране на пространството. А може би нашата собствена Вселена също е възникнала в резултат на колапс във вътрешността на гигантска черна дупка в друго, по-старо родителско пространство.