Первым идею о симметрии заряда во Вселенной высказал П. Дирак в 1933 году. В своей Нобелевской речи П. Дирак отметил, что если имеется симметрия между отрицательными и положительными зарядами, то возможно существуют звезды, которые в основном состоят из:
Данные виды звезд должны иметь одинаковые спектры и современные методы астрономии неспособны их различить.
Возможны разные варианты предположений о том, насколько удалены друг от друга области с веществом и антивеществом. Имеются предположения, что:
Не все современные ученые поддерживают идею о зарядово-симметричной Вселенной. Опираясь на законы физики, которые рассматриваются в лабораториях нельзя выбрать между «симметричной» и «несимметричной» теориями Вселенной.
Современная теория гравитационного поля учитывает различие знаков гравитационных зарядов частиц и античастиц. Согласно данной теории изначально однородная и изотропная гравитационно нейтральная Вселенная расслаивается на области:
Существует гипотеза о том, что уже более 15 лет астрономы наблюдают миры и антимиры. Антимиры – это довольно яркие пятна на монотонном фоне реликтового излучения. Угловой радиус таких пятен примерно один градус.
Изменение температуры данного излучения в результате имеющихся пятен порядка $\frac{\Delta T}{T}\approx 10^{-5} – 10^{-4}$.
Создатели эволюции Вселенной полагают, что имеющиеся в современной Вселенной структуры появились как результат эволюции малых неоднородностей температуры и соответственно плотности.
Теории, которые описывают развитие неоднородностей, основываются на вычислении эволюции возмущений при исходных условиях, которые задают. Неопределённость в этих теориях связана с выбором начальных возмущений, который является во многом произвольным.
Неопределённость информации о первоначальных возмущениях заставляет рассматривать разные гипотезы о них. Например, существуют
В основании названных гипотез находится общая теория относительности (ОТО).
Интересной идеей стала идея Омнеса о зарядово-симметричном мире и начальных возмущениях, которые связаны с распадом его на области вещества и антивещества.
Данная гипотеза сложно согласуется с общей теорией относительности, и она не подтверждена в наблюдениях. Многие ученые полагают, что, не смотря на красоту предположения, теория Омнеса встречает трудности такого рода, что данная картина эволюции неверна.
К таким проблемам теории относят:
Современная космология полагает, что существующая Вселенная строится из «лишних» барионов, которые появились на этапе возникновения Вселенной, когда произошло нарушение барионной симметрии. При этом каждому миллиарду пар барионов и антибарионов соответствует один «лишний» барион.
Существуют теории в которых высказываются сомнения в истинности теории ОТО, полагающей, что гравитация не делает различий между частицами и античастицами. Предполагается, что источником поля гравитации служат гравитационные заряды и токи. При этом гравитационные заряды частиц и античастиц противоположны по знаку.
Гравитационные заряды одного знака притягиваются.
Существуют частицы, которые сами себе являются античастицами. Таковыми являются фотоны. Гравитационный заряд таких объектов равен нулю, следовательно, излучение фотонов является гравитационно нейтральным. Но есть работы, в которых данное положение опровергается, при этом считается, что у фотона имеется античастица, отличная от него.
Предполагается, что излучение во Вселенной содержит частиц и античастиц поровну, при этом оно является нейтральным гравитационно.
Существуют теории, предлагающие модифицировать ОТО, так чтобы идея, о появлении структур во Вселенной в результате ее распада на миры и антимиры стала логичной и естественной. В этих работах предлагается механизм распада Вселенной. Данный регулярный механизм объясняется различием знаков гравитационных зарядов частиц и античастиц.
Его суть в том, что гравитационные заряды одного знака притягиваются, противоположных – отталкиваются, и это становится основанием роста неоднородностей гравитационных зарядов во Вселенной.
Антимир – область пространства, заполненная античастицами.
Мир – область пространства, содержащая частицы.
В рамках модели Вселенной, которая нейтральна по электрическому и гравитационному зарядам, отсутствует проблема неопределенности первоначального возмущения. Предполагается, что начальные возмущения - это тепловые флуктуации в веществе космоса.
Предположим, компонентами космической среды являются:
Состав вещества определяют:
В состав антивещества входят:
Всем частицам соответствует античастица.
Когда температура Вселенной была высока ($T\gg 10^{13}K$), то в ней с большой скоростью происходило рождение и уничтожение протонов и антипротонов, нейтронов и антинейтронов; темных частиц и античастиц.
Первоначально космическое вещество было неоднородным. В нем имелись тепловые флуктуации с разными амплитудами и разными масштабами. При расширении Вселенной работал механизм обеспечивающий постоянный рост данных флуктуаций. Он был вызван различием знаков гравитационных зарядов частиц и античастиц.
Сначала частицы и античастицы во Вселенной были распределены равномерно. Механизм расслоения частиц и античастиц в ранней Вселенной предполагается следующим.