Szilárda
-2 °C
7 °C

Antianyaggá változhat a világegyetem

2011.07.20. 16:32
Tegyük fel, hogy a világegyetem egyszer csak abbahagyja a tágulást, elkezd összehúzódni, és egy nagy fekete lyuk keletkezik, amely részecske-antirészecske párokat hoz létre. Ezután a másodperc törtrésze alatt létrejön egy új világegyetem, amely az előzőnek az ellentéte. Egy fizikus új magyarázatot talált az ősrobbanásra.

Dragan Slavkov Hajdukovic montenegrói fizikus jelenleg a CERN-ben dolgozik, és bevallottan fogalma sincs arról, hogy mi történt 13,7 milliárd évvel ezelőtt, az ősrobbanás idején, ám ez nem akadályozta meg abban, hogy leírjon egy lehetséges megoldást. Tanulmányában egy olyan mechanizmusról ír, amely az anyagot antianyaggá tudja átalakítani (vagy vice versa).

Elmélete a ciklikus világmodellt támasztja alá, amelyben az anyagból álló univerzum után egy antianyagból álló jön létre, majd ismét az anyag lesz a domináns, és így folytatódik a végtelenségig. A ciklikus univerzum egyáltalán nem új ötlet, a kortárs tudósok többféle modellt kitaláltak, de mindegyikben az anyag a domináns. Hajdukovic az első, aki az antianyag segítségével keres magyarázatot a jelenségre.

Semmiből valami

Először is kell egy megoldás arra, hogy a kvantum-vákuumban részecske-antirészecske párok tudjanak létrejönni. Bár a kvantum-vákuumban semmilyen anyag nincs, a határozatlansági elv lehetővé teszi, hogy létezzenek ott rövid életű részecske-antirészecske párok. Hajdukovic az úgynevezett Schwinger-effektus módosított változatával ad magyarázatot arra, hogy ezek a virtuális részecske-antirészecske párok miként válthatnak valóságossá. A Schwinger-effektus szerint egy megfelelő erejű elektromos mező valódi elektron-pozitron párokat hozhat létre kvantum-vákuumban. Hajdukovic azt feltételezi, hogy a Schwinger-effektusnak van egy gravitációs változata is, tehát nemcsak az elektromos mező, hanem a gravitáció is alkalmas a valódi részecske-antirészecske párok létrehozására.

Hajdukovic mechanizmusa arra a hipotézisre is épít, hogy az anyag és az antianyag taszítja egymást. Ennek a taszításnak lehet nem gravitációs eredete, vagy gravitációs eredete is (antigravitáció). Rögtön azután, hogy a Schwinger-effektus által létrejön egy részecske-antirészecske pár, egy fekete lyuk eltaszítja magától az ellentétes részecskét. Ezt azt eredményezi, hogy szinte minden anyag antianyaggá válhat nagyon rövid idő alatt.

Egyetlen másodperc alatt 10128 kg anyag alakítható át antianyaggá, ami nagyságrendekkel több az univerzum teljes tömegénél, ami körülbelül 1053 kg. Ha helyesek Hajdukovic számításai, akkor az univerzum a Planck-idő töredéke alatt antianyaggá tud változni.

Keleti oldal, nyugati oldal

Az elmélet nagyon jó magyarázatot ad arra, hogy a világegyetemben miért van sok anyag, és kevés antianyag. Az aszimmetria annak köszönhető, hogy az univerzum jelenlegi állapotát az anyag uralja, míg korábban az antianyag volt többségben. Hajdukovic szerint a kozmológia standard modelljének sok korlátja van, ezért az alternatíváit is fontos kutatni.

A legjobb fizikai modelljeink (általános relativitás elmélet, standard modell) nem adnak magyarázatot sok megfigyelt asztrofizikai és kozmológiai jelenségre. Azt feltételezik, hogy létezik egy titokzatos sötét energia, és egy sötét anyag, amely az univerzum 95 százalékát teszi ki, valamint van még két olyan ismeretlen mechanizmus is, amely biztosítja a világegyetem tágulását és az anyag-antianyag aszimmetriát. Ez a modell túlzottan az elméletekre épít, nem a megalapozott fizikai ismeretekre. Ezzel szemben Hajdukovic azt mondja, az ő mechanizmusa a meglévő ismerek alapján próbálja megérteni a kozmológiai és asztrofizikai jelenségeket, ismeretlen anyagok és energiák bevetése nélkül.

Minden borul?

Hajdukovic szerint az ötleteinek alapja, az anyag és antianyag közti gravitációs taszítás könnyen letesztelhető a CERN egyik eszközével (AEGIS), amit arra terveztek, hogy megmérjék az antihidrogén gravitációs gyorsulását a Föld gravitációs mezejében. Egy másik teszt elvégezhető a déli sarknál levő Ice Cube Neutrino Telescope műszerrel, amely a Tejút központjában lévő szupermasszív fekete lyukból érkező antineutrínókat érzékeli.

Hajdukovic szerint az általa felvetett egyszerű megoldás lehet a kulcsa az univerzum megértésének, nem pedig a rejtélyes anyagokra és jelenségekre épülő elméletek. “Lehet, hogy az elméletem hibás, de ha igazam van, a teljesen megváltoztatja az elméleti fizika, asztrofizika és kozmológia tudományát.” - mondta a tudós.