Комета антивещества

Кометы из антивещества и метеороиды из антивещества — это гипотетические кометы и метеороиды, состоящие исключительно из антивещества, а не из обычного вещества . Хотя на самом деле они никогда не наблюдались и вряд ли существовали где-либо в пределах Млечного Пути , была выдвинута гипотеза о их существовании, и их существование, при условии, что гипотеза верна, было выдвинуто в качестве одного 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 существования контрземной материи» предположил возможность того, что некоторые кометы и метеороиды могут состоять из «контраземной» материи. (т.е. антивещество). ^[1] Такие объекты, заявил Рожански, (если бы они вообще существовали) возникли бы за пределами Солнечной системы. ^[2] Он выдвинул гипотезу, что если бы на орбите Солнечной системы находился объект из антивещества, он проявлял бы поведение комет, наблюдавшихся в 1940-х годах: когда его атомы аннигилировали с «земной» материей других тел и солнечного ветра , он генерировал бы летучие соединения и претерпевают изменение состава в сторону элементов с меньшими атомными массами . На этом основании он выдвинул гипотезу о том, что некоторые объекты, которые были идентифицированы как кометы, на самом деле могут быть объектами антиматерии, предполагая, основываясь на расчетах с использованием закона Стефана-Больцмана , что можно было бы определить существование таких объектов внутри Земли. Солнечную систему, наблюдая за ее температурой. Тело из антиматерии, подвергшееся нормальным уровням метеорной бомбардировки (по данным 1940-х годов) и поглощающее половину энергии, созданной в результате аннигиляции обычной материи и антиматерии, будет иметь температуру 120 К (-153 ° C) для цифр бомбардировки, рассчитанных по формуле Уайли или 1200 К (930 °С) для расчетов Нинингера. ^[3] В 1970-х годах, когда была обнаружена комета Когоутека , Рожански снова выдвинул гипотезу о кометах из антивещества в письме в Physical Review Letters и предложил гамма-излучении для проверки этой гипотезы. провести наблюдения кометы в ^[1]^[4]

Первоначальная гипотеза Рожанского 1940 года заключалась в том, что, пожалуй, единственными телами в Солнечной системе, которые могли быть антиматерией, были кометы и метеороиды, а все остальные почти наверняка были нормальной материей. ^[5] Экспериментальные данные, собранные с тех пор, 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 , в 1976 году заметил, что космические зонды доказали — тем фактом, что они не были уничтожены при столкновении, — что такие тела, как Марс, Венера и Луна, не являются антиматерией. Он также отметил, что если бы какая-либо из планет или подобных тел была антиматерией, их взаимодействие с земным солнечным ветром и огромной силой выбросов гамма-лучей привело бы к ^[а] давно бы сделали их заметными. ^[7] Он отметил, что не было обнаружено даже космических лучей из антивещества , причем все ядра, обнаруженные в исследованиях, были однородно терреновыми, а экспериментальные данные в нескольких исследованиях, проведенных, начиная с 1961 года, разными людьми, исключали наличие дробного состава антивещества в космических лучах. больше 10 ⁻⁴ от общей суммы. Кроме того, однородно земная природа потока космических лучей указывает на то, что нигде в Млечном Пути нет источников более тяжелых элементов антиматерии (таких как углерод), поскольку (хотя это и не доказано) вполне вероятно предположение, что они представляют собой общую состав всей галактики. Логика говорит, что они представляют галактику в целом, и поскольку они действительно содержат терреновый углерод и другие атомы, но не наблюдалось наличия атомов антивещества , следовательно, не существует разумного источника внесолнечных комет антивещества, метеороидов или любые другие крупномасштабные объекты тяжелых элементов, происходящие из этой галактики. ^[8]

Мартин Бич из Университета Западного Онтарио (Лондон, Онтарио, Канада) упомянул различные гипотезы и экспериментальные результаты, подтверждающие отсутствие антивещества во Вселенной. Он утверждал, что любые существующие кометы и метеоры из антивещества должны иметь (по крайней мере) внесолнечное происхождение, поскольку небулярная гипотеза формирования Солнечной системы исключает их солнечное происхождение. до формирования Любая антиматерия в туманности или планетарном аккреционном диске имеет сравнительно короткий срок жизни в астрономических терминах до аннигиляции с терреновым веществом, с которым она смешана. Это время жизни измеряется сотнями лет, поэтому любая солнечная антиматерия, присутствовавшая на момент формирования системы, уже давно аннигилировала. Следовательно, любые кометы и метеоры из антивещества должны происходить из другой солнечной системы. Более того, метеоры из антивещества должны быть не только внесолнечными по происхождению, но и недавно (т.е. в течение последних 10 лет). ⁴ ~ 10 ⁵ лет), захваченных Солнечной системой. Большинство метеороидов подразделяются на размеры 10 ⁻⁵ g в течение этого периода времени из-за столкновений метеороидов с метеороидами. Таким образом, любой метеор из антивещества должен иметь либо внесолнечное происхождение, либо отколоться от кометы антивещества внесолнечного происхождения. Первые вряд ли существуют на основе наблюдательных данных. Любой внесолнечный метеороид будет иметь гиперболическую орбиту , но менее 1% наблюдаемых метеороидов имеют ее, и все это объясняется процессом возмущения обычных (земных) солнечных объектов в результате столкновений с планетами на гиперболические траектории. Бич пришел к выводу, что продолжающийся нулевой результат, однако, не является доказательством («Отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия», М. Рис), а единичное положительное обнаружение опровергает представленные аргументы. ^[9]

Гипотетические объяснения наблюдаемых явлений

Тектиты

В 1947 году Мохаммад Абдур Рахман Хан, профессор Османского университета и научный сотрудник Института метеорологии Университета Нью-Мексико , выдвинул гипотезу о том, что за тектиты ответственны кометы из антиматерии или метеороиды ( Хан, 1947 ). Однако это объяснение из многих предложенных объяснений тектитов считается одним из наиболее невероятных. ^[10]^[11]

Тунгусское событие 1908 года.

К 1950-м годам размышления о кометах и метеороидах из антиматерии стали обычным занятием для астрофизиков. Один из них, Филип Дж. Вятт из Университета штата Флорида , предположил, что Тунгусское событие могло быть метеором, состоящим из антиматерии ( Wyatt 1958 ). ^[12] Уиллард Либби и Клайд Коуэн развили идею Уятта дальше ( Cowan, Atluri & Libby 1965 ), изучив мировые уровни углерода-14 в годичных кольцах и отметив необычно высокие уровни для 1909 года. Однако даже в 1958 году теоретические недостатки гипотезы были обнаружены. наблюдались, помимо данных, которые поступали в то же время от первых спутников измерения гамма-излучения. Во-первых, гипотеза не объясняла, как метеору из антивещества удалось выжить так низко в атмосфере Земли, не будучи уничтоженным, как только он столкнулся с земным веществом на верхних уровнях. ^[12]^[13]

Шаровая молния

выдвинули гипотезу о фрагментах комет или метеороидов из антиматерии В 1971 году Дэвид ЭТФ Эшби из Калхэмской лаборатории и Колин Уайтхед из Британского исследовательского института атомной энергии в качестве возможной причины шаровых молний ( Эшби и Уайтхед, 1971 ). Они наблюдали за небом с помощью аппарата для обнаружения гамма-лучей и сообщили о необычно высоких значениях при энергии 511 кэВ (килоэлектронвольт ) , что является характерной частотой гамма-излучения при столкновении электрона и позитрона . Таким показаниям были естественные объяснения. В частности, позитроны могут производиться косвенно под действием грозы, поскольку она создает нестабильные изотопы азот-13 и кислород-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 антиматерии как интересную, объясняющую все, что зафиксировали их наблюдения, и предположили, что она заслуживает дальнейшего исследования. ^[14]^[15]

Гамма-всплески

Кометы антиматерии, которые, как считалось, существуют в облаке Оорта, в 1990-х годах были выдвинуты в качестве одного из возможных объяснений гамма-всплесков . ^[16] Эти всплески можно объяснить аннигиляцией микрокомет вещества и антивещества. Взрыв создаст мощные гамма-всплески и ускорит материю до скоростей, близких к световой. ^[16] что эти микрокометы из антивещества находятся на расстоянии более 1000 а.е. Считается , ^[16] Расчеты показали, что кометы радиусом около 1 км уменьшились бы на 1 м, если бы прошли мимо Солнца с перигелием 1 а.е. Микрокометы из-за воздействия солнечного нагрева разбиваются и сгорают гораздо быстрее, поскольку силы более сконцентрированы внутри их небольших масс. Микрокометы из антивещества сгорали бы еще быстрее, потому что аннигиляция солнечного ветра с поверхностью микрокометы привела бы к выделению дополнительного тепла. ^[16] 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 источником гамма-всплесков являются массивные звезды. ^[17] С 2002 года наблюдалось больше сверхновых, связанных с гамма-всплесками, и твердо установлено, что массивные звезды являются источником гамма-всплесков.

Сноски

^ Формула для прогнозируемого потока гамма-лучей, возникающего в результате аннигиляции частиц солнечного ветра (принимается примерно 2 × 10 ⁸ см ⁻² сек ⁻¹), от планеты антиматерии или другого тела Солнечной системы радиуса r на d расстоянии $F_{gamma}\approx 10^{8}\left({\frac {r}{d}}\right)^{2}$ фотоны см ⁻² сек ⁻¹. Эта формула предсказывает поток гамма-лучей для планеты Юпитер, который примерно на шесть порядков превышает наблюдаемый на самом деле. То есть, причём, без учёта того, что на Юпитер, помимо солнечного ветра, попадает и другое вещество Солнечной системы. ^[6]

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Н.С. 1974а , с. 55
^ Рожанский 1940 , с. 258
^ Рожанский 1940 , стр. 259–260.
^ Рожанский 1973 , с. 1591 г.
^ Рожанский 1940 , с. 257
^ Стейгман 1976 , с. 355
^ Стейгман 1976 , с. 342
^ Стейгман 1976 , стр. 342–344.
^ Бук 1988 , с. 215
^ Бэгналл 1991 , с. 124
^ Вода 1965 , стр. 57.
^ Перейти обратно: ^а ^б Время 1958 года
^ Сталь 2008 г.
^ NS 1971a , с. 661
^ Чарман 1972 , с. 634
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Дермер 1996 г.
^ Блум и др. 2002 , с. Л45

Библиография

Бэгналл, Филип М. (1991). Справочник коллекционера метеоритов и тектитов: практическое руководство по их приобретению, сохранению и демонстрации . Вильманн-Белл. ISBN 9780943396316 .
Бич, Мартин (февраль 1988 г.). «Заметка о метеорах из антивещества». Земля, Луна и планеты . 40 (2): 213–216. Бибкод : 1988EM&P...40..213B . дои : 10.1007/BF00056024 . ISSN 0167-9295 . S2CID 119788994 .
Блум, Дж.С.; Кулкарни, СР; Цена, Пенсильвания; Райхарт, Д.; Галама, Ти Джей; Шмидт, БП; Фрайл, Д.А.; Бергер, Э.; и др. (10 июня 2002 г.). «Обнаружение сигнатуры сверхновой, связанной с GRB 011121». Письма астрофизического журнала . 572 (1): Л45. arXiv : astro-ph/0203391 . Бибкод : 2002ApJ...572L..45B . дои : 10.1086/341551 . S2CID 14404316 .
Чарман, Нил (14 декабря 1972 г.). «Загадка шаровой молнии». Новый учёный . 61 (880): 632–635. ISSN 0262-4079 .
Дермер, Чарльз Д. (1996). К. Кувелиоту; М. С. Бриггс; Дж. Дж. Фишман (ред.). Гамма-всплески от столкновений комет с антивеществом в облаке Оорта . Третий Хантсвиллский симпозиум по гамма-всплескам, Хантсвилл, Алабама, США, 25–27 октября 1995 г. Vol. 384. Вудбери: Американский институт физики . стр. 744–748. дои : 10.1063/1.51650 . ISBN 9781563966859 . Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 года . Проверено 23 мая 2019 г.
«Являются ли метеориты из антивещества оптическими иллюзиями?». Новый учёный . 49 (744). 25 марта 1971 г. ISSN 0262-4079 .
«Является ли Когоутек антикометой?». Новый учёный . 61 (880). 10 января 1974 г. ISSN 0262-4079 .
Рожанский, Владимир (март 1940 г.). «Гипотеза существования контрземной материи». Астрофизический журнал . 91 : 257–260. Бибкод : 1940ApJ....91..257R . дои : 10.1086/144161 .
Рожанский, Владимир (декабрь 1973 г.). «Комета Когоутека и проникающие лучи». Письма о физических отзывах . 31 (27): 1591. Бибкод : 1973PhRvL..31.1591R . doi : 10.1103/PhysRevLett.31.1591 .
Стил, Дункан (25 июня 2008 г.). «Планетология: Тунгуске 100 лет» . Природа . 453 (7199): 1157–1159. Бибкод : 2008Natur.453.1157S . дои : 10.1038/4531157a . ПМИД 18580919 .
Стейгман, Гэри (сентябрь 1976 г.). «Наблюдательные испытания космологии антиматерии». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 14 : 339–372. Бибкод : 1976ARA&A..14..339S . дои : 10.1146/annurev.aa.14.090176.002011 .
Стенхофф, Марк (1999). Шаровая молния: нерешенная проблема физики атмосферы . Спрингер. ISBN 9780306461507 .
«Наука: Антиметеор?» . Время . 5 мая 1958 года. Архивировано из оригинала 27 августа 2013 года . Проверено 19 ноября 2010 г. {{cite magazine}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )
Ванд, Владимир (1965). «Астрогеология: Происхождение тектитов» . В HE Landsberg (ред.). Достижения геофизики . Том. 1–5. Академическая пресса. ISBN 9780120188116 .

Дальнейшее чтение

Оригинальные публикации различных гипотез

Хан, Мохаммад Абдур Рахман (1947). «Теория образования тектита при воздействии контртерренного метеорита». Вклад Метеоритического общества . 4 (35).
Эшби, Дэвид ETF; Уайтхед, Колин (19 марта 1971 г.). «Вызвана ли шаровая молния метеоритами из антивещества?». Природа . 230 (5290): 180–182. Бибкод : 1971Natur.230..180A . дои : 10.1038/230180a0 . S2CID 4185789 .
Вятт, Филип Дж. (26 апреля 1958 г.). «Возможное существование антиматерии в больших количествах» . Природа . 181 (4617): 1194. Бибкод : 1958Natur.181.1194W . дои : 10.1038/1811194b0 . S2CID 4257659 .
Коуэн, Клайд ; Атлури, ЧР; Либби, Уиллард Ф. (29 мая 1965 г.). «Возможное содержание антиматерии в Тунгусском метеоре 1908 года». Природа . 206 (4987): 861–865. Бибкод : 1965Natur.206..861C . дои : 10.1038/206861a0 . S2CID 4273369 .

Другой

Konstantinov, B. P.; Bredov, M. M.; Belyaevskii, A. I.; Sokolov, I. A. (January–February 1966). "O vozmozhnoǐ antiveshchestvennoǐ priode mikrometeorov". Kosmicheskie Issledovaniya (USSR) (in Russian). 4 (1): 66–73.
- Английский перевод: Константинов, Б.П.; Бредов, М.М.; Беляевский А.И.; Соколов И.А. (январь 1966 г.). «Возможная природа антивещества микрометеоритов». Космические исследования . 4 : 58. Бибкод : 1966CosRe...4...58K .
София, Сабатино; ван Хорн, HM (15 октября 1975 г.). Гипотеза столкновения материи и антивещества, объясняющая происхождение космических гамма-всплесков . ААС, 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 . Том. 262. стр. 197–208. Бибкод : 1975NYASA.262..197S . дои : 10.1111/j.1749-6632.1975.tb31432.x .
София, Сабатино; Уилсон, Роберт Э. (1976). «Локальные гамма-события как проверка теории антивещества гамма-всплесков (Письмо в редакцию)». Астрофизика и космическая наука . 39 (1): L7–L11. Бибкод : 1976Ap&SS..39L...7S . дои : 10.1007/BF00640527 . S2CID 123485559 .

[7] Формула для прогнозируемого потока гамма-лучей, возникающего в результате аннигиляции частиц солнечного ветра (принимается примерно 2 × 10 ⁸ см ⁻² сек ⁻¹), от планеты антиматерии или другого тела Солнечной системы радиуса r на d расстоянии $F_{gamma}\approx 10^{8}\left({\frac {r}{d}}\right)^{2}$ фотоны см ⁻² сек ⁻¹. Эта формула предсказывает поток гамма-лучей для планеты Юпитер, который примерно на шесть порядков превышает наблюдаемый на самом деле. То есть, причём, без учёта того, что на Юпитер, помимо солнечного ветра, попадает и другое вещество Солнечной системы. ^[6]

[NS1974a-1] Перейти обратно: ^а ^б Н.С. 1974а , с. 55

[Rojansky1940b-2] Рожанский 1940 , с. 258

[Rojansky1940c-3] Рожанский 1940 , стр. 259–260.

[Rojansky1973a-4] Рожанский 1973 , с. 1591 г.

[Rojansky1940a-5] Рожанский 1940 , с. 257

[Steigman1976c-6] Стейгман 1976 , с. 355

[Steigman1976a-8] Стейгман 1976 , с. 342

[Steigman1976b-9] Стейгман 1976 , стр. 342–344.

[Beech1988-10] Бук 1988 , с. 215

[Bagnall1991-11] Бэгналл 1991 , с. 124

[Vand1965-12] Вода 1965 , стр. 57.

[Time1958-13] Перейти обратно: ^а ^б Время 1958 года

[Steel2008-14] Сталь 2008 г.

[NS1971a-15] NS 1971a , с. 661

[Charman1972a-16] Чарман 1972 , с. 634

[Dermer1996-17] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Дермер 1996 г.

[Bloom2002-18] Блум и др. 2002 , с. Л45

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[а]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[6]