Sekret antymaterii

To zagadka sprzed bardzo wielu lat, bo prawie sprzed 14 miliardów. Dotyczy fundamentów budowy naszego świata.

Reklama

Wszechświat krótko po Wielkim Wybuchu mógł zniknąć. Cała materia mogła się zamienić w energię. I prawdę mówiąc, nie do końca wiemy, dlaczego tak właśnie się nie stało. Mogę chyba powiedzieć jeszcze więcej. Z naszej dotychczasowej wiedzy wynikało, że świat nie powinien istnieć. A jednak jest. I to coraz większy.

Bliźniak jednojajowy

Wszystko, cokolwiek wokoło siebie widzimy, jest zbudowane z protonów, neutronów oraz elektronów. Protony i neutrony złożone są z jeszcze mniejszych kawałków, zwanych kwarkami. Z tych trzech rodzajów klocków zbudowane są nie tylko przedmioty, które otaczają nas bezpośrednio, ale nawet najdalsze gwiazdy, jakie możemy zaobserwować. Jednak cząstek we wszechświecie jest znacznie, znacznie więcej niż tylko te trzy wspomniane. Każda z nich występuje w dwóch odmianach. Tej materialnej i – przeciwnej – antymaterialnej. Cząstki z jednej i drugiej „familii” mają takie same masy, ale są naładowane przeciwnym ładunkiem elektrycznym i tak np. elektron ma ładunek elektryczny ujemny, ale antyelektron – pozyton – dodatni. Protony mają ładunek elektryczny dodatni, ale antyprotony naładowane są ujemnie. Ciekawe, prawda? A jeszcze ciekawsze jest to, że gdy proton zetknie się z antyprotonem, następuje anihilacja. Cała masa tych dwóch cząstek zamienia się w energię. Zresztą tak dzieje się nie tylko przy zetknięciu protonu z antyprotonem, ale zawsze, gdy materia dotknie antymaterii.

Fizycy znają też proces biegnący w odwrotnym kierunku. W sprzyjających warunkach z energii może powstać materia. To tzw. kreacja. Czymże jest to lustrzane odbicie naszej materii? To dosłownie jej brat bliźniak. Powiedzielibyśmy, że jednojajowy. Antymateria urodziła się dokładnie w tym samym momencie co materia, czyli w chwili Wielkiego Wybuchu. Co więcej, materii i antymaterii było dokładnie tyle samo. Przyroda uwielbia symetrię. Wystarczy spojrzeć na liść na drzewie, który można złożyć na pół wzdłuż głównej żyłki. Albo na niemal dowolne zwierzę, które także jest symetryczne. Zwierzęta niesymetryczne są w przyrodzie rzadkością. Choć to w pewnym sensie… złudzenie. Człowiek ma dwie nogi i dwie ręce, ale nie jest idealnie symetryczny. Ma co prawda dwie nerki, ale tylko jedno serce. I to położone nie centralnie w osi ciała, tylko bardziej po lewej stronie. Patrząc na wspomniany wyżej liść, też można dopatrzyć się nieregularności. Składając go na pół, zawsze dojdziemy do wniosku, że obydwie połówki nieco się od siebie różnią. Tak, przyroda uwielbia symetrię, ale… w ograniczonym zakresie. W detalach lubi ją łamać. I całe szczęście. Gdyby wszystko było symetryczne, świat nie mógłby istnieć. Dlaczego? Właśnie z powodu antymaterii.

Coś tu się nie zgadza

Antymateria nie jest niczym nienaturalnym. Powstała 13,7 mld lat temu w Wielkim Wybuchu razem z materią, z której my sami jesteśmy zbudowani. Żeby cały proces w ogóle mógł zaistnieć, materia musiała powstawać w dwóch „wersjach”. Dokładnie połowa cząstek była materialna, druga połowa antymaterialna. Wszystko działo się w ogromnym zagęszczeniu, w którym cząstki materii i antymaterii stykały się ze sobą. Wiele z nich anihilowało, czyli zamieniło się w energię. Ale z jakiegoś powodu nie wszystkie cząstki materialne to spotkało. Z jakiegoś powodu materia przetrwała, a antymateria nie. Jej śladowe ilości można rejestrować we wszechświecie, ale generalnie świat jest materialny. Antymaterii jest w nim tyle co kot napłakał. Gdyby jednak materia i antymateria były identycznymi odbiciami, gdyby symetria pomiędzy nimi była pełna, świat nie mógłby istnieć, bo wszystko, co materialne, w końcu na swojej drodze spotkałoby swoje antymaterialne odbicie, a to zawsze skutkuje tym samym: anihilacją i zamianą materii w energię.

Z teorii fizycznych wynika, że materii i antymaterii powinno być we wszechświecie dokładnie tyle samo. Kłopot w tym, że nie jest. Nie widzimy światów (planet, galaktyk) antymaterialnych. Dlaczego? Nie do końca wiadomo. A może materia i antymateria nie są swoim lustrzanym odbiciem? Może różnią się jakimś – z pozoru – nieistotnym szczególikiem? Pierwsze podejrzenia, że antymateria nie jest idealnym odbiciem materii, pojawiły się w latach 60. XX wieku. Wtedy dostrzeżono, że cząstki należące do dość oryginalnej grupy, zwanej mezonami, inaczej rozpadają się wtedy, gdy są materialne, a inaczej, gdy są antymaterialne. To było bardzo dziwne odkrycie. Do tego momentu uważano, że materia i antymateria są idealnie symetryczne. Zresztą za to odkrycie przyznano w 1980 roku Nagrodę Nobla z fizyki. Po kolejnych latach badań i dociekań pojawił się kolejny dowód. Mezony B i antymezony B też inaczej się rozpadały. Teraz mamy w ręku kolejny dowód. W szwajcarskim CERN-ie, a konkretnie w eksperymencie LHCb, znowu natrafiono na różnice pomiędzy materią a antymaterią. Zauważono ją przy rozpadzie barionów pięknych Lambda b, które są wielokrotnie cięższe od protonów. I znowu to samo. Rozpadają się one inaczej niż te antymaterialne. Jaki rysuje się z tego obraz? Wychodzi na to, że antymateria z jakiegoś powodu jest mniej trwała niż materia. I to by się zgadzało. Po Wielkim Wybuchu, gdy zaczął płynąć czas, antymateria rozpadała się nieco szybciej niż materia. W efekcie, choć na początku było ich po równo, szybko się okazało, że materii jest więcej. Z czasem te dysproporcje rosły i doprowadziły do stanu, który obserwujemy dzisiaj. Materia jest wszędzie, antymaterii prawie nie widać. Prawie.

«« | « | 1 | 2 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Zobacz

Dodaj komentarz
Gość
    Nick (wymagany lub )

    Autopromocja

    Reklama

    Reklama

    Reklama