Το μυστήριο της αντιύλης

Η Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) θα πρέπει να δημιούργησε ύλη και αντιύλη σε ίσες ποσότητες, ή τουλάχιστον έτσι θα πρέπει να ισχύει σύμφωνα με τις καλύτερες θεωρίες μας. Εάν αυτό πραγματικά συνέβη, ωστόσο, τότε το σύμπαν θα έπρεπε να εξαφανιστεί σε μια πνοή αυτό-εκμηδενισμού σχεδόν τόσο σύντομα όσο ξεκίνησε να δημιουργείται. Το γεγονός ότι βρισκόμαστε εδώ και μπορούμε να το συζητάμε, υποδηλώνει πως κάτι δεν πάει καλά με την ιδέα αυτή. Το ερώτημα είναι, τι ακριβώς δεν πάει καλά;

Πειράματα που γίνονται σήμερα σε επιταχυντές μας λένε ότι για κάθε 10 δισεκατομμύρια αντιπρωτόνια που υπήρχαν στις αρχές του σύμπαντος, υπήρχαν 10 δισεκατομμύρια και ένα πρωτόνια. Η ίδια μικροσκοπική ανισορροπία ίσχυε και για τα άλλα σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια. Κάποια στιγμή στην κοσμική ιστορία η ύλη και η αντιύλη συναντήθηκαν και αλληλοεξουδετερώθηκαν. Πίσω έμειναν αυτά τα παραπάνω σωματίδια που τελικά συνενώθηκαν και σχημάτισαν το πλήρες ύλης σύμπαν που γνωρίζουμε σήμερα. Τι όμως δημιούργησε την αρχική ανισορροπία;

Η σύντομη απάντηση είναι, πως δε γνωρίζουμε. Μια πιθανότητα είναι πως η αντιύλη κρύφτηκε εκεί έξω σε μακριά σημεία γύρω από τον κόσμο. Αυτό όμως είναι κάπως απίθανο.

Μια καλύτερη λύση προέρχεται από την ασθενή δύναμη, που επιδρά σε συγκεκριμένες πυρηνικές διαδικασίες, συμπεριλαμβανόμενης της εξασθένησης της ακτινοβολίας βήτα. Το 1964, οι φυσικοί ανακάλυψαν πως η ασθενής πυρηνική δύναμη δεν είναι ακριβώς συμμετρική όσον αφορά στη σχέση της με την ύλη και την αντιύλη, έχοντας ως αποτέλεσμα κάτι που είναι γνωστό ως παράβαση CP (στη σωματιδιακή φυσική, η παράβαση αυτή αναφέρεται στην παράβαση της υποτιθέμενης συμμετρίας C και P. Σύμφωνα με τη θεωρία, στη συμμετρία CP οι νόμοι της φυσικής θα έπρεπε να είναι ίδιοι εάν ένα σωματίδιο ανταλλασσόταν με το αντισωματίδιό του). Αυτό οδήγησε τους φυσικούς σωματιδίων να προτείνουν ότι οι νόμοι της φυσικής είναι ασύμμετροι. Το πρόβλημα όμως είναι, πως σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής, οι νόμοι δεν είναι αρκετά ασύμμετροι. Δεν υπάρχει αρκετή ασυμμετρία CP ώστε να έχει το ζητούμενο αποτέλεσμα, λέει ο Frank Close του πανεπιστημίου της Οξφόρδης.

Άλλες ιδέες για να εξηγηθεί η ανισορροπία ύλης και αντιύλης στο βρεφικό σύμπαν περιλαμβάνουν ένα υποθετικό σωματίδιο που ονομάζεται majoron, για το οποίο εικάζεται πως δημιούργησε νετρίνα και αντινετρίνα, αλλά όχι σε ίσες ποσότητες. Αυτό θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης. Εάν βρούμε majorons στον Μεγάλο Επιταχυντή στο CERN, λέει ο Close, τότε θα μπορούσαμε να ελπίσουμε ότι θα μελετήσουμε την εξασθένησή τους. Αυτό θα μας βοηθούσε να ανακαλύψουμε εάν αποτελούν τη λύση.