¿Existen modelos/simulaciones de galaxias de antimateria antigravitacionales?

Respuesta corta : eso depende de su definición de teoría del sonido . Por ejemplo, es posible encontrar artículos revisados ​​por pares que consideren tales posibilidades.

La idea de que la antimateria puede ser repelida gravitatoriamente desde la materia ordinaria definitivamente no es la más popular. Sin embargo, algunas personas intentan aplicarlo en el contexto astrofísico. Veamos las obras de M. Villata:

Villata, M. "Simetría CPT y gravedad de la antimateria en la relatividad general". EPL ( Cartas Eurofísicas ) 94.2 (2011): 20001. arxiv:1103.4937 .

Éste intenta establecer 'por qué' podemos esperar tal repulsión. Trabajos posteriores desarrollan el modelo cosmológico resultante de tal repulsión. El último es:

Villata, M. "Sobre la naturaleza de la energía oscura: el Universo reticular". Astrofísica y Ciencias del Espacio (2013): 1-9. arxiv:1302.3515 .

Del resumen de ese:

... Aquí partimos de los resultados teóricos recientes que provienen de la extensión de la relatividad general a la antimateria, a través de la simetría CPT. Esta teoría predice una repulsión gravitatoria mutua entre la materia y la antimateria. Nuestra suposición básica es que el Universo contiene cantidades iguales de materia y antimateria, con antimateria posiblemente ubicada en vacíos cósmicos, como se discutió en trabajos anteriores. A partir de este escenario desarrollamos un modelo cosmológico simple, de cuyas ecuaciones derivamos los primeros resultados. Si bien la existencia de la escurridiza energía oscura se reemplaza por completo por la repulsión gravitatoria, la presencia de materia oscura no se excluye, pero no se requiere estrictamente, ya que la mayoría de los fenómenos relacionados también se pueden atribuir a los efectos de la gravedad repulsiva. Con una densidad de energía de la materia que oscila entre ~5 % (materia bariónica sola, y tanta antimateria) hasta el ~25 % de la llamada densidad crítica, la edad actual del Universo varía entre unos 13 y 15 Gyr. La prueba SN Ia se pasa con éxito, con residuos comparables con los del modelo ΛCDM en el rango de corrimiento al rojo observado, pero con una predicción clara de SNe más débil a mayor z.

Para la crítica de este enfoque desde los fundamentos teóricos ver:

Cross, Daniel J. "Respuesta a" la simetría CPT y la gravedad de la antimateria en la relatividad general"." arXiv:1108.5117 .

el cual establece que

... Esta repulsión o antigravedad se obtiene aplicando el teorema CPT a la relatividad general. Mostramos que esta propuesta no puede funcionar por dos razones: 1) predice incorrectamente el comportamiento de los fotones y 2) la transformación CPT en sí no se aplica de manera consistente.

Otra refutación:

Cabbolet, Marcoen JTF. "Comentario a un artículo de M. Villata sobre antigravedad". Astrofísica y Ciencias del Espacio 337.1 (2012): 5-7. arxiv:1108.4543

Para conocer las limitaciones experimentales de tal hipótesis de antimateria, consulte

Ting, Yuan-Sen. "Restricciones experimentales sobre la antigravedad y la antimateria, en el contexto de la energía oscura". arXiv:1310.6089 .

Su resumen:

En un artículo de Villata (2011), se discutió la posibilidad de una interacción gravitatoria repulsiva entre la antimateria y la materia ordinaria. El autor argumentó que esta antigravedad puede considerarse como una predicción de la relatividad general, bajo el supuesto de simetría CPT. Se han establecido restricciones experimentales estrictas contra tal sugerencia. La medición de las aceleraciones de caída libre de varios núcleos por parte del grupo Eot-Wash y las búsquedas de violación del principio de equivalencia a través de la división gravitacional en la física de kaon establecen consistentemente resultados nulos sobre cualquier diferencia entre el comportamiento gravitatorio de la antimateria y la materia ordinaria. Los argumentos originales contra la antigravedad fueron cuestionados por Nieto & Goldman (1991). A la luz de los nuevos experimentos, así como de los desarrollos teóricos de los últimos 20 años, se han abordado algunas de las preocupaciones de Nieto & Goldman. Si bien una medición precisa de la aceleración de caída libre del antihidrógeno eventualmente resolverá este problema, el propósito de esta breve carta es argumentar que la sustitución de la antigravedad por la antimateria de la energía oscura, como sugiere Villata, es muy poco probable. .

Los astrofísicos han estado observando las aniquilaciones de electrones y positrones en el cosmos.

El Universo visto a través de INTEGRAL: el primer mapa completo del cielo a la energía de aniquilación electrón-positrón (Créditos J. Knödlseder - CESR - Septiembre 2005).

Si existieran regiones en el cielo donde la antimateria se estuviera agregando, la interfaz entre las áreas de materia y antimateria debería brillar con positrones de electrones y otras aniquilaciones. Se han considerado protones antiprotones . La aniquilación de antiprotones en la galaxia también se ha considerado para explicar el espectro gamma de la galaxia.

En el espacio entre los cúmulos galácticos, si uno de ellos fuera de antimateria, la interfaz sería una fuente difusa de rayos gamma desde las aniquilaciones de electrones, positrones y antiprotones hasta$\pi_0$(1/3 de las partículas en las que se aniquila el protón antiprotón).

No sé si un experimento específico ha estado buscando esto, pero ciertamente nos habríamos enterado de algo tan emocionante si lo hubiéramos visto.

Existen fuertes restricciones en la antimateria antigravitatoria, porque podría, en principio, usarse para crear una máquina de movimiento perpetuo.

1) Usar energía$E$para crear un par partícula/antipartícula en altura$h_{i}$

2) Elevar el par partícula/antipartícula a una altura$h_{f}$. Esto requiere cero trabajo, porque la antipartícula será empujada hacia arriba en el potencial y la partícula será empujada hacia abajo, y las fuerzas serán iguales, ya que son un par partícula/antipartícula.

3) aniquilar el par partícula/antipartícula, obteniendo la energía$E$espalda.

4) dirigir la resultante$N$fotones hacia abajo hasta el punto de inicio. Durante el viaje hacia abajo, serán desplazados hacia el azul por un factor$\sqrt{\frac{h_{i}\left(c^{2}h_{f}-2GM\right)}{h_{f}\left(c^{2}h_{i}-2GM\right)}}$

5) Ahora, tienes fotones que tienen$N\hbar f_{0}\left(\sqrt{\frac{h_{i}\left(c^{2}h_{f}-2GM\right)}{h_{f}\left(c^{2}h_{i}-2GM\right)}}-1\right)$más energía que cuando empezaste, y puedes usar el remanente para reiniciar el ciclo.