Что могло бы произойти, если бы каждая из четырех фундаментальных сил стала сильнее или слабее? [закрыто]

Просто для начала (я буду обновлять это, когда найду больше):

• Если бы сильное ядерное взаимодействие (сила, которая связывает кварки вместе в протоны и нейтроны и связывает протоны и нейтроны вместе в ядре) была сильнее или слабее на 5%, жизнь была бы невозможна.
• Если бы гравитация была сильнее, звезды сгорали бы быстрее; это верно до такой степени, что если бы гравитация была сильнее в 10 раз, Солнце уже достигло бы размеров красного гиганта и Земли больше не существовало бы.
• Если бы слабое ядерное взаимодействие было значительно сильнее, Большой взрыв сжег бы весь водород до гелия, что привело бы к нехватке воды и стабильных звезд. Если бы он был заметно слабее, ни один из нейтронов при Большом взрыве не смог бы распасться на протоны.
• Если бы сильное ядерное взаимодействие было на 1% сильнее или слабее его текущего значения, углерод не мог бы создаваться в количестве внутри звезд, а если бы оно было сильнее на 2%, то блокировалось бы либо образование протонов, так что не было бы никакого атомы или связывают их в дипротоны, делая невозможным горение звезд.
• Если бы электромагнитная сила была немного сильнее, звезды главной последовательности были бы слишком холодными для жизни. Если бы он был немного слабее, звезды главной последовательности были бы слишком горячими, чтобы стимулировать жизнь, и они также были бы очень недолговечными. Небольшое усиление может также превратить все кварки в лептоны или заставить протоны отталкиваться друг от друга настолько сильно, что даже самые легкие атомы не смогут существовать.

Книга с дополнительной информацией — книга Джона Лесли «Вселенные» ; вот ссылка на гугл книгу.

Надеюсь это поможет!

Сильная сила

В нашей Вселенной сильное ядерное взаимодействие недостаточно велико, чтобы удерживать вместе ядро ​​гелия-2, поэтому гелий-2 не может существовать. Но если бы сильное взаимодействие было хоть чуть-чуть сильнее, то существовал бы гелий-2 и был бы возможен синтез водорода в гелий-2, и мир был бы другим.

Насколько сильнее?

• Барроу и Типлер говорят, что 2,4%.
• Макдональд и Муллан цитируют статью Барроу, в которой говорится, что 13%.
• Википедия цитирует RAW Bradford как 2%, хотя на самом деле статья Брэдфорда вообще не приводит никаких цифр.

Но в любом случае весь этот аргумент по большому счету чепуха. Р. У. Брэдфорд в книге «Влияние гипотетической стабильности дипротонов на Вселенную» (J. Astrophys. Astr. (2009) 30, 119–131) рассчитал ранний космос для различных мощностей сильного взаимодействия, до 40 % сильнее нашего собственный. Его расчеты показывают, что количество гелия-2, образовавшегося при Большом взрыве, равно… вообще нулю . Неправда, что, как говорят Барроу и Типлер, весь водород во Вселенной превращается в гелий-2. Наоборот, ничего из этого нет.

Дело не в том, что реакции синтеза не существует: она существует. Но он медленный, а Большой взрыв быстро остывает, так что он становится слишком холодным для синтеза задолго до того, как будет произведено измеримое количество гелия-2. Более того, в первую секунду Большого Взрыва, когда Вселенная достаточно горяча для протон-протонной реакции, вокруг столько тепла и света, что он моментально выводит из строя любые дипротоны, которые могли образоваться, и разрывает их на куски.

Что касается жесткости ограничения сильного взаимодействия, то в статье arXiv « Нуклеосинтез большого взрыва: сильная ядерная сила соответствует слабому антропному принципу» Дж. Макдональд и Д. Д. Муллан представляют подробные расчеты, показывающие, как мог бы происходить синтез различных ядер во время Большого взрыва. под воздействием сильной силы на 10%, 20%, 30%,... сильнее той, что у нас есть. Их вывод таков: «Наш главный результат состоит в том, что существование связанных дипротонных и динейтронных ядер не обязательно приводит к полному превращению водорода в гелий в результате Большого взрыва. Вместо этого существуют диапазоны параметров, для которых остается значительное количество водорода… [T] конечное содержание водорода превышает 50% стандартного значения BBN [нуклеосинтеза Большого взрыва] для увеличения константы сильного взаимодействия менее чем примерно на 50%.Антропные ограничения силы сильного взаимодействия от BBN действительно слабые. '

Резонанс Хойла

Когда бериллий-8 сталкивается с гелием-4 внутри звезды правильного типа, образуется углерод-12. Существует много избыточной энергии, а это означает, что ядро ​​углерода-12 находится в сильно возбужденном состоянии и разорвется на части, прежде чем оно сможет собраться достаточно, чтобы создать пару частиц и испустить гамма-излучение, испустить избыточное энергию и погрузиться в спокойный и респектабельный средний возраст. В результате углерода-12 нет, и нас тоже нет.

Что спасает мир и заставляет нас существовать, так это то, что существует резонанс ядра углерода-12, на$7.656$МэВ, а это означает, что возбужденное ядро ​​звенит как колокол достаточно долго, чтобы избыточная энергия не выделялась. Это означает, что углерод-12 существует , и мы тоже.

Люди иногда думают, что это означает, что сильное взаимодействие не должно быть иным, чем оно есть (с высокой точностью), иначе энергия, генерируемая слиянием, была бы неправильной, и резонанс Хойла не смог бы нас спасти. Это нонсенс.

1. Зависимость энергии плавления от силы сильного взаимодействия поддается расчету. Зависимость энергии резонанса Хойла от силы сильного взаимодействия (строго говоря, сильного взаимодействия s между кварками) в настоящее время вычислить не в наших силах. Было достаточно сложно рассчитать резонанс на основе сил, как они есть сейчас: наконец, расчет был сделан с использованием суперкомпьютеров в 2011 году и уточнен в конце 2012 года, но даже тогда это можно было сделать только с некоторыми упрощающими приближениями. Евгений Эпельбаум, Герман Кребс, Тимо А. Ляхде, Дин Ли и Ульф-Г. Мейснер, «Структура и вращения состояния Хойла», Phys. Преподобный Летт. 109, 252501 (2012). Это вполне мыслимочто энергия резонанса Хойла зависит от сильного взаимодействия точно так же, как энергия реакции синтеза, так что какой бы ни была сила сильного взаимодействия, резонанс Хойла гарантирует, что углерод-12 выживет.

2. Если резонанс Хойла немного расстроен, все виды реакций протекают по-другому, не только углеродная . Конечным результатом является то, что звезда производит меньше углерода, но также и менее стабильна, а это означает, что она более склонна выбрасывать газовые шлейфы в межзвездную среду. Производится меньше углерода, но мы видим его больше. Так что углерода для нас предостаточно. М. Ливио, Д. Холлоуэлл, А. Вайс, Дж. В. Труран, «Антропное значение существования возбужденного состояния$^{12}$С', Nature 340 , 281-284 (1989).