Ένα από τα πιο βαθιά και διαχρονικά ερωτήματα που απασχολούν την επιστήμη είναι το γιατί υπάρχει το Σύμπαν. Γιατί υπάρχει «κάτι» αντί για το απόλυτο τίποτα; Η απάντηση, σύμφωνα με τους επιστήμονες, βρίσκεται στην παράξενη και ανεξήγητη σχέση ανάμεσα στην ύλη και την αντιύλη.
Η σύγχρονη Κοσμολογία δείχνει ότι το Σύμπαν γεννήθηκε με μια ελάχιστη αλλά κρίσιμη ασυμμετρία: υπήρξε λίγο περισσότερη ύλη από αντιύλη. Αυτή η λεπτή διαφορά ήταν αρκετή για να επιβιώσει η ύλη μετά το Big Bang όταν τα σωματίδια ύλης και αντιύλης συγκρούονταν και εξαϋλώνονταν σε εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Χωρίς αυτή τη μικρή ανισορροπία, το Σύμπαν θα είχε αδειάσει από κάθε μορφή δομής και δεν θα υπήρχε τίποτα, ούτε άστρα, ούτε γαλαξίες, ούτε εμείς οι ίδιοι.
Τι είναι η αντιύλη
Η ιδέα της αντιύλης διατυπώθηκε για πρώτη φορά πριν από σχεδόν έναν αιώνα από τον Βρετανό φυσικό Paul Dirac, στο πλαίσιο της πρωτοποριακής του έρευνας πάνω στη κβαντική μηχανική. Λίγα χρόνια αργότερα επιβεβαιώθηκε πειραματικά η ύπαρξή της, και σήμερα μπορεί να παραχθεί σε επιταχυντές σωματιδίων, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στη Γενεύη.
Η αντιύλη αποτελείται από σωματίδια που μοιάζουν με τα αντίστοιχα της ύλης αλλά φέρουν αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι, τα ηλεκτρόνια έχουν τα «αντι-ηλεκτρόνια» τους, τα πρωτόνια τα «αντι-πρωτόνια» και ούτω καθεξής. Όταν συναντηθούν με τα αντίστοιχά τους, αλληλοεξουδετερώνονται σε μια βίαιη έκρηξη ενέργειας.
Το άλυτο πρόβλημα της Κοσμολογίας
Το μεγάλο αίνιγμα είναι ότι, σύμφωνα με τη θεωρία, το Σύμπαν θα έπρεπε να είχε δημιουργήσει ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Ωστόσο, αυτό δεν συνέβη. Όπως εξηγεί ο Pasquale Di Bari, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Southampton, η ύπαρξη τεράστιων ποσοτήτων ύλης και ελάχιστης αντιύλης παραμένει μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της φυσικής.
Η Tara Shears, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Liverpool, σημειώνει ότι το Σύμπαν ξεκίνησε πιθανότατα με ισόποσες ποσότητες ύλης και αντιύλης, όμως πολύ γρήγορα επικράτησε η ύλη. Αυτό σημαίνει ότι υπήρξε μια ανεξήγητη ασυμμετρία στη συμπεριφορά τους. «Η διαφορά αυτή δεν προβλέπεται, δεν είναι κατανοητή και σίγουρα δεν έχει εξηγηθεί ακόμα», τονίζει, χαρακτηρίζοντας το φαινόμενο ως το «πρόβλημα της ασυμμετρίας ύλης-αντιύλης».
Ο ίδιος ο Dirac είχε επισημάνει ότι οι όροι «ύλη» και «αντιύλη» είναι σχεδόν αυθαίρετοι. Θεωρητικά, αν είχε επικρατήσει η αντιύλη, θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί ένα Σύμπαν με «αντι-άτομα» και «αντι-μόρια». Σε αυτή την περίπτωση, αυτό που σήμερα ονομάζουμε ύλη θα είχε περάσει στην αντίθετη κατηγορία.
Τα απομεινάρια του Big Bang
Σύμφωνα με τον Di Bari, στην πρώτη στιγμή μετά το Big Bang υπήρχαν δισεκατομμύρια φορές περισσότερα σωματίδια ύλης και αντιύλης από όσα υπάρχουν σήμερα. Τα περισσότερα αλληλοεξουδετερώθηκαν, αφήνοντας πίσω τους μόνο τα «υπολείμματα» που αποτελούν σήμερα τα άστρα, τους γαλαξίες και κάθε μορφή ύπαρξης.
Ο Raymond Volkas, θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, υπενθυμίζει ότι ήδη από το 1967 ο Σοβιετικός φυσικός Andrei Sakharov είχε προτείνει μια εξήγηση: η ανισορροπία προκύπτει επειδή η ύλη και η αντιύλη δεν είναι απόλυτα αντίθετες, αλλά αντιδρούν με διαφορετικό τρόπο σε ορισμένες θεμελιώδεις δυνάμεις. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως «παραβίαση C και CP». Οι βασικές αρχές της παραβίασης C και CP έχουν εντοπιστεί, ωστόσο, οι λεπτομέρειες παραμένουν θολές.
Ένα μυστήριο που παραμένει ζωντανό
Παρά τις τεράστιες προόδους στη Σωματιδιακή Φυσική και τις παρατηρήσεις από τηλεσκόπια, επιταχυντές και ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, το ερώτημα «γιατί υπάρχει το Σύμπαν» δεν έχει ακόμα οριστική απάντηση. Αυτό που γνωρίζουμε είναι ότι η ύπαρξή μας οφείλεται σε μια μικροσκοπική, αλλά καθοριστική ανισορροπία. Μια ανισορροπία που διαμόρφωσε τα πάντα: από τους γαλαξίες μέχρι τη Γη και την ίδια την ανθρώπινη ζωή.
[via]
