§ 5. Концентрация нуклонов и антинуклонов в зарядово-несимметричной Вселенной при термодинамическом равновесии

Итак, в области высокой температуры существует значительная неопределенность, зависящая от наличия большой концентрации сильновзаимодействующих частиц — адронов. Именно учет их взаимодействия (сильного, как показывает само название этих частиц) является в настоящее время нерешенной задачей. При понижении температуры концентрации алронов убывают, и выводы теории становятся определенными и четкими. Когда концентрация

пар (нуклон — антинуклон) становится сравнимой с избытком нуклонов, уже небезразлично, имеем ли мы дело с зарядово-симметричной или несимметричной моделью Вселенной.

Выпишем формулы опуская численные множители:

Удобно рассматривать безразмерные величины:

(напомним астрономический способ обозначения: В зарядово-симметричном мире В зарядово-несимметричном мире постоянство соответствует тому, что нуклоны (барионы) сохраняются и при расширении плотность барионного заряда падает в той же пропорции, что и плотность фотонов; по порядку величины

В новых переменных

Отсюда легко найти

Это решение верно везде. При очевидно, При нужно различать две области: при (число получено решением трансцендентного уравнения)

при

В рассматриваемой здесь области температур равновесие может быть вычислено с удовлетворительной точностью, так как концентрация сильновзаимодействующих частиц невелика.

С другой стороны, кинетика аннигиляции и рождения пар еще достаточно быстрая, так что равновесие действительно осуществляется. Лишь при более низкой температуре скорость аннигиляции оказывается недостаточной и концентрация антибарионов превышает равновесную. Однако эту кинетическую задачу мы рассмотрим отдельно (§ 3 гл. 7).