Все разнообразие взаимодействий частиц в нашем мире сводится к действию четырех фундаментальных сил: гравитации и электромагнетизма, а также сильного ядерного взаимодействия (благодаря которому ядра атомов остаются стабильными) и слабого (которое ответственно за радиоактивный распад и превращение нейтронов в протоны, электроны и нейтрино). И если верна гипотеза о существовании бесчисленных вселенных, в которых могут действовать другие законы физики, то другие миры вполне могут быть лишены того или иного вида фундаментальных сил.
Расчеты показывают, что далеко не все такие вселенные будут стабильны, далеко не все стабильные миры смогут рождать звезды и т. д. – физика нашего мира может быть крайне редким, а то и уникальным случаем, устройство которого в итоге позволяет появиться и развиться жизни в ней. Однако последние теоретические работы показывают, что слабые взаимодействия можно считать для этого необязательными.
Еще в 2006 г. стэнфордские физики показали, что Вселенная, лишенная слабой силы, вполне может существовать и оставаться достаточно стабильной. Авторы новой статьи, представленной в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org, заключают, что такой мир даже сможет производить звезды, тяжелые элементы, а в перспективе – и жизнь.
Фред Адамс (Fred Adams) и его коллеги из Мичиганского университета провели симуляцию Большого взрыва и рождения Вселенной, лишенной слабого ядерного взаимодействия. Наш собственный мир благодаря ему состоит в основном из протонов, ядер водорода, которые остались после бета-распада нейтронов. В недрах звезд они вступают в термоядерные реакции, образуя все более и более тяжелые элементы, которые разносятся по Вселенной и наполняют ее материалом для формирования новых звезд, планет и – в конечном итоге нас с вами.
Однако во Вселенной, где слабого взаимодействия нет, нейтроны будут накапливаться, не распадаясь. В таком мире должен наблюдаться дефицит тяжелых элементов, но существовать она сможет, и, видимо, сможет даже поддерживать жизнь. Моделирование, проведенное Адамсом и его соавторами, показало, что для этого необходимо лишь слегка подкорректировать начальные условия возникновения Вселенной, так, чтобы стартовала она с меньшим количеством нейтронов и большим – свободных протонов, чем наша.
В этом случае они могут рекомбинировать с образованием ядер дейтерия, тяжелого водорода. Он также может участвовать в термоядерных превращениях, причем его реакции выделяют больше энергии, так что звезды этого мира должны быть горячее и ярче наших. Тем не менее они вполне способны производить весь набор тяжелых элементов, вплоть до железа, и разносить их со звездным ветром по космосу.
Разумеется, и вода, и минералы планет, которые образуются с включением дейтерия, будут слегка отличаться по свойствам от наших «аналогов». Живые существа из нашей Вселенной вряд ли сумеют выжить там, но если в самом мире, наполненном нейтронами и лишенном слабого взаимодействия, жизнь развивалась, она должна быть адаптирована к этим странным – для нас – условиям.
Наука
Роман Фишман
