Бесслабая вселенная — это гипотетическая вселенная , не содержащая слабых взаимодействий , но в остальном очень похожая на нашу собственную Вселенную.
В частности, бесслабая Вселенная построена таким образом, чтобы иметь атомную физику и химию, идентичную стандартной атомной физике и химии. Динамика слабой Вселенной включает в себя период нуклеосинтеза Большого Взрыва , звездообразования , звезд с достаточным количеством топлива, чтобы гореть в течение миллиардов лет, звездного ядерного синтеза тяжелых элементов , а также сверхновых , которые распределяют тяжелые элементы в межзвездной среде.
Сила слабого взаимодействия — выдающаяся проблема современной физики элементарных частиц . Теория в идеале должна объяснить, почему слабое взаимодействие на 32 порядка сильнее гравитации ; это известно как проблема иерархии . Существуют различные модели, которые решают проблему иерархии динамическим и естественным образом, например, суперсимметрия , разноцветный цвет , искривленные дополнительные измерения и так далее.
Альтернативный подход к объяснению проблемы иерархии состоит в использовании антропного принципа : предполагается, что существует множество других участков Вселенной (или Мультивселенной ), в которых физика сильно отличается. В частности, можно предположить, что в « ландшафте » возможных вселенных есть такие, в которых слабое взаимодействие имеет силу, отличную от нашей. В таком сценарии наблюдатели, по-видимому, будут развиваться везде, где только смогут. Если наблюдаемая сила слабого взаимодействия жизненно важна для появления наблюдателей, это могло бы объяснить, почему слабое взаимодействие действительно наблюдается с такой силой. Барр и другие утверждали [ нужна цитация ] , что если позволить масштабу нарушения электрослабой симметрии варьироваться между вселенными, сохраняя при этом все остальные параметры фиксированными, атомная физика изменится таким образом, что не допустит существования жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
Антропные аргументы в последнее время получили поддержку благодаря осознанию того, что теория струн имеет множество возможных решений, или вакуумов, называемых « струнным ландшафтом », а также благодаря предсказанию Стивеном Вайнбергом космологической постоянной с помощью антропных рассуждений. [ нужна цитата ]
Гипотетическая Вселенная без слабого взаимодействия призвана служить контрпримером антропному подходу к проблеме иерархии. Для этой « бесслабой вселенной » другие параметры изменяются по мере изменения масштаба электрослабого нарушения. Действительно, теория струн предполагает, что ландшафт очень велик и разнообразен. Мнимая обитаемость слабой Вселенной подразумевает, что антропные рассуждения сами по себе не могут объяснить проблему иерархии, если только имеющиеся вакуумы в ландшафте не будут строго ограничены по какой-либо другой причине.
Одним из самых больших препятствий для обитаемой и слабой Вселенной является необходимое существование звезд. Звезды главной последовательности работают путем слияния двух протонов с дейтерием в качестве первого шага, который происходит посредством слабых взаимодействий. В бесслабой вселенной Харника, Крибса и Переса [1] это преодолевается за счет обеспечения высокого отношения первичного дейтерия к водороду во время нуклеосинтеза Большого взрыва (BBN). Это позволяет создавать долгоживущие звезды, питаемые прямым сгоранием протонов дейтерия до гелия, которое происходит за счет сильных взаимодействий. Высокое начальное соотношение дейтерий/водород (~1:3 по массе) достигается за счет простого уменьшения общего соотношения барионов и фотонов, что позволяет производить дейтерий BBN при более низкой температуре, когда кулоновский барьер защищает дейтерий от немедленного синтеза в4
Он .
Другая потенциальная проблема для безслабой Вселенной состоит в том, что взрывы сверхновых обязательно безнейтрино. Полученная в результате эффективность производства и рассеивания тяжелых элементов (в частности, кислорода) в межзвездной среде для последующего включения в обитаемые планеты была подвергнута сомнению Клавелли и Уайтом. [2]
Бариогенез и лептогенез в рамках Стандартной модели основаны на слабом взаимодействии: чтобы материя не была уничтожена антиматерией в самой ранней Вселенной, Вселенная должна была либо начинаться с разным количеством каждого из них (т. е. с начальным ненулевым барионным число), или признать условия Сахарова бариогенезом. В последнем случае есть два варианта:
Харник, Крибс и Перес утверждают, что Стандартная модель также не объясняет наблюдаемый размер барионной асимметрии и что их модель бесслабой Вселенной фокусируется только на времени, когда асимметрия уже существует. [1]