Πού βρίσκεται όλη η αντιύλη;

Αν επρόκειτο να καταγράψουμε τις ατέλειες του Καθιερωμένου Μοντέλου – την πιο επιτυχημένη περιγραφή της ύλης και των αλληλεπιδράσεων στο χώρο της φυσικής – πολύ ψηλά στη λίστα, θα πρέπει να ήταν η πρόβλεψη του ότι εμείς κανονικά δεν πρέπει υπάρχουμε.

AMS-antimatter

Σύμφωνα με τη θεωρία, ύλη και αντιύλη δημιουργήθηκαν σε ίσες ποσότητες κατά το big bang. Κανονικά, θα πρέπει να είχαν εξαϋλωθεί εντελώς και τα δύο κατά το πρώτο δευτερόλεπτο, περίπου, μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ο Κόσμος θα έπρεπε να ήταν γεμάτο ακτινοβολία και φως, τίποτε άλλο.
Και όμως, εδώ είμαστε. Επίσης, οι πλανήτες, τα αστέρια και οι γαλαξίες. Όλα, στο βαθμό που μπορούμε να τα δούμε, φτιάχνονται αποκλειστικά από την ύλη. Επομένως το σκορ μεταξύ πραγματικότητας και θεωρίας είναι 1-0.

Δύο είναι οι εύλογες λύσεις σε αυτό το υπαρξιακό μυστήριο. Πρώτον, υπάρχει κάποια λεπτή διαφορά στη φυσική της ύλης και αντιύλης που άφησε το πρώιμο σύμπαν με ένα πλεόνασμα της ύλης. Ενώ η θεωρία προβλέπει ότι ο κόσμος της αντιύλης είναι μια τέλεια αντανάκλαση του δικού μας, πειράματα έχουν ήδη βρει ύποπτα ‘ραγίσματα’ στον καθρέφτη. Το 1998, πειράματα στο CERN έδειξαν ότι ένα συγκεκριμένο εξωτικό σωματίδιο, το καόνιο, μετατράπηκε στο αντισωμάτιο του ελαφρώς πιο συχνά από ό,τι συνέβη το αντίθετο, δημιουργώντας έτσι μια ελαφρά ανισορροπία μεταξύ των δύο, δηλαδή του καονίου και του αντι-καονίου.

Ακολούθησαν πειράματα σε επιταχυντές στην Καλιφόρνια και την Ιαπωνία, όπου το 2001 αποκαλύφθηκε μια παρόμοια, πιο έντονη ασυμμετρία ανάμεσα στα βαρύτερα ξαδέλφια του καονίου, γνωστά ως B μεσόνια. Μόλις ο επιταχυντής LHC στο CERN λειτουργήσει εντός του τρέχοντος έτους, το πείραμα του LHCb θα χρησιμοποιεί ένα ανιχνευτή 4.500 τόνων με σκοπό να κατασκοπεύσει δισεκατομμύρια B μεσόνια και να αποκαλύψει τα μυστικά τους με μεγαλύτερη ακρίβεια.

matter-antimatterΑλλά το LHCb δεν είναι απαραίτητο ότι θα μας προσφέρει την τελευταία λέξη για το πού πήγε όλη η αντιύλη.

«Τα αποτελέσματα είναι πολύ μικρά για να εξηγήσουν την ασυμμετρία μεγάλης κλίμακας», λέει ο Frank Close, ένας σωματιδιακός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.

Η δεύτερη εύλογη απάντηση στο μυστήριο της ύλης μπορεί να είναι η εξής: η εξαΰλωση να μην ήταν ολική σε αυτά τα πρώτα δευτερόλεπτα: κατά κάποιο τρόπο, ύλη και αντιύλη κατάφεραν να ξεφύγουν από την μοιραία σύλληψη της μιας από την άλλη. Κάπου εκεί έξω, σε κάποια κατοπτρική περιοχή του σύμπαντος, παραφυλάει η αντιύλη και έχει συγκεντρωθεί αντι-αστέρια, αντι-γαλαξίες και ίσως ακόμη και σε αντι-ζωή.

«Η ιδέα αυτή δεν είναι παλαβή», λέει ο Close. Όταν ένας ζεστός μαγνήτης ψύχεται, επισημαίνει, μεμονωμένα άτομα μπορεί να υποχρεώσουν τους γείτονές τους να ευθυγραμμιστούν με μαγνητικά πεδία, δημιουργώντας τομείς του μαγνητισμού ευθυγραμμισμένους προς διαφορετικές κατευθύνσεις. Μια παρόμοια κατάσταση θα μπορούσε να συμβεί καθώς το σύμπαν ψύχθηκε μετά την Μεγάλη Έκρηξη. «Μπορεί να έχουμε αρχικά μια μικρή επιπλέον ύλη εδώ και λίγη επιπλέον αντιύλη κάπου αλλού», συμπληρώνει. Αυτές οι μικρές διαφορές μπορεί να επέκτειναν τις δραστηριότητές τους σε μεγάλες ξεχωριστές περιοχές με την πάροδο του χρόνου.

Αυτές οι περιοχές με αντιύλη, αν υπάρχουν, δεν είναι βεβαίως γύρω μας. Η εξαύλωση στα σύνορα μεταξύ των περιοχών των άστρων και των αντι-άστρων θα παράγουν μια πρόδηλη υπογραφή από υψηλής ενέργειας ακτίνες γάμμα. Εάν ένα σύνολο αντι-γαλαξιών πρόκειται να συγκρουστεί με τους κανονικούς γαλαξίες, με αποτέλεσμα την εξαύλωση τους θα είναι ένα αφάνταστα κολοσσιαίο γεγονός. Δεν έχουμε δει ποτέ καμία τέτοια ένδειξη, αλλά και πάλι υπάρχουν πολλές περιοχές του σύμπαντος που δεν έχουν ακόμη εξεταστεί – και ολόκληρες περιοχές που είναι πάρα πολύ μακριά για να τις δούμε.

Η ανακάλυψη αντι-ηλίου ή άλλων ατόμων βαρύτερων από το υδρογόνο θα είναι συγκεκριμένα αποδεικτικά στοιχεία για ένα αντι-σύμπαν. Αυτό θα σημαίνει ότι αντι-άστρα ‘μαγειρεύουν’ αντι-άτομα μέσα σε μια πυρηνική σύντηξη, όπως ακριβώς κάνουν τα κανονικά αστέρια που ‘καίνε’ κανονικά άτομα.

Το Alpha Magnetic Spectrometer είναι ένα όργανο 1,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων που έχει κατασκευαστεί για να ανιχνεύει κοσμικές ακτίνες για αυτά ακριβώς τα σημάδια. Είναι στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, και ανιχνεύει και ποζιτρόνια.

Πηγή: New Scientist,

Advertisements