Возможный состав физического вакуума. Часть 1

Как уже было отмечено выше, уравнение состояния вакуума имеет вид

(2.43)

где pv — давление, sv — плотность энергии вакуума.

В рамках современной (инфляционной) космологии (см., например, [26, 242, 245]) в изначальном состоянии пространство заполнено достаточно однородным, неубывающим, медленно меняющимся скалярным полем фо (F(^o) ~ ^pi), плотность энергии

которого не меняется при расширении Вселенной, так как его тензор энергии-импульса пропорционален метрическому тензору:

(2.44)

что соответствует уравнению состояния {1.43). Именно отрицательное значение давления дает возможность экспоненциального расширения (при этом плотность энергии поля фо медленно убывает). Кроме того, флуктуации поля фо могут превышать уменьшение поля в процессе экспоненциального расширения, то есть давать начало новым областям-доменам с неубывающим полем и, соответственно, раздувающимся. Затем поле начинает быстро осциллировать вблизи своего минимума, и передает свою энергию возникшим в этом процессе реальным частицам. В этой модели наша Метагалактика является частью одной из таких областей.

Во время следующей стадии эволюции нашей Метагалактики происходило несколько фазовых переходов с нарушением симметрии. К настоящему времени три из них более-менее изучены: появление скалярного поля ф8 (V (ф8) ~ 1015 ГэВ), что привело к нарушению симметрии между сильными и электрослабыми взаимодействиями (вполне возможно, что таких полей было несколько); появление скалярного поля х (V(x) ~ '00 ГэВ), что привело к нарушению симметрии между слабыми и электромагнитными взаимодействиями и фазовый переход с нарушением киральной симметрии, следствием которого является конфайнмент.

Уравнение (2.43) описывает небарионную материю, которая отличается от всех других видов материи, во-первых, отрицательным эффективным давлением; во-вторых, не образует кластеров под действием гравитации, как обычная барионная материя (пылевые облака, галактики и их скопления и т.д.) в пределах изученных масштабов. Кроме того, одной из характерных особенностей вакуума является его исключительная устойчивость.

Было бы естественным предположить, что вакуумное состояние в нашей Метагалактике тоже соответствует некоему скалярному полю [19,26] (или полям). Но в этом случае в нашей Метагалактике вакуумное состояние должно включать в себя несколько скалярных полей: собственно поле 0О, поле (или поля) ф8, поле х и т.д, однако при детальном рассмотрении подобной модели все равно остается как минимум две проблемы.

К сожалению, на данный момент нет достоверных экспериментальных фактов обнаружения скалярных бозонов, включая

хиггс-бозон [220]. Однако все попытки построить теорию электрослабого взаимодействия без хиггс-бозонов всегда оканчивались неудачей, что все-таки дает надежду на обнаружение скалярных бозонов в экспериментах6^.

 

Другие части:

Возможный состав физического вакуума. Часть 1

Возможный состав физического вакуума. Часть 2

Возможный состав физического вакуума. Часть 3