Национальная академия наук Беларуси

11.03.2024

Ученые Института физики нашли крупнейшие источники антивещества во Вселенной

8 марта 2024 года в ведущем мировом астрофизическом журнале Астрофизикал Джорнал (The Astrophysical Journal)* опубликована статья белорусских ученых Центра «Квантовая оптика и квантовая информатика» Института физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси, в которой сообщается о крупнейших источниках антиматерии во Вселенной.

Николай Прокопеня и Григорий Верещагин показали, что такими источниками являются удивительно компактные нейтронные или кварковые звезды, с диаметром в десять километров, в сто тысяч раз меньше диаметра Солнца. Рожденные в результате гравитационного сжатия, эти сверхплотные астрономические карлики выталкивают наружу электроны, создавая вокруг себя слой (шубу) из электронов, обеспечивая тем самым свою электронейтральность. При этом напряженность электрического поля, создаваемого этим слоем электронов, гигантская -- 1018 вольт/метр, превышающая в сотни миллиардов раз величину напряженности электрического поля при грозовом разряде в земной атмосфере. В таких сверхсильных полях из вакуума рождается

Возможность данного процесса была предсказана еще в 1951 году одним из создателей квантовой электродинамики Джулианом Швингером, получившим Нобелевскую премию по физике в 1965 году. Однако, в каких объектах и какой мощностью создается антиматерия, было не ясно.

Проведенное белорусскими учеными компьютерное моделирование позволило оценить количества рождаемых пар молодыми нейтронными и кварковыми звездами. Этот результат позволяет понять природу светимости и механизмы энерговыделения таких астрофизических явлений, как космологические гамма-всплески и мягкие повторяющихся гамма-всплески, которые не только определяют общую картину нашей Вселенной, но и влияют на биологические процессы на Земле, являясь одним из источников происходящих мутаций в ДНК. Данная работа является первой публикацией белорусских ученых в журнале Астрофизикал Джорнал (The Astrophysical Journal), издаваемом с 1895 года.

По просьбе авторов статьи, согласованная редакцией журнала дата выхода публикации приурочена к 110-летнему юбилею выдающегося ученого физика, академика Якова Борисовича Зельдовича, который родился в Минске 8 марта 1914. Научная деятельность академика Зельдовича была связана с физикой горения и взрыва, он был одним из ведущих разработчиков первого ядерного заряда. В 1939—1941 совместно с Ю. Б. Харитоном произвел расчет кинетики цепной реакции деления в уране. Трижды Герой Социалистического Труда лауреат Ленинской и четырех Государственных премий СССР. После окончания работы в советском атомном проекте Зельдович решил применить свой огромный опыт в другом научном направлении: космологии и астрофизике. В 1964 году Яков Зельдович и американский астрофизик Эдвин Солпитер независимо друг от друга выдвинули общепринятую сегодня идею о том, что источником энергии квазаров являются аккреционные диски вокруг сверхмассивных чёрных дыр. Вместе со своим учеником Рашидом Сюняевым создал теорию рассеяния реликтового излучения на электронах и предсказал новый эффект, который впоследствии назвали эффектом Сюняева-Зельдовича. Зельдович вместе со своими учениками написал целый ряд монографий по теории эволюции Вселенной, строении звезд и релятивистской астрофизике.

*Ссылка на интернет-издание: The Astrophysical Journal (Mikalai Prakapenia and Gregory Vereshchagin, 2024, ApJ, 963, 149. DOI: 10.3847/1538-4357/ad24ee)