Τι είναι η αντιύλη και γιατί λείπει από το Σύμπαν σήμερα;

Τα σωματίδια και τα αντισωματίδια έχουν αντίθετες ιδιότητες, όπως το ηλεκτρικό φορτίο. Για παράδειγμα, το αντισωματίδιο του αρνητικού ηλεκτρονίου είναι το θετικό ποζιτρόνιο. Κάθε φυσική διαδικασία που γνωρίζουμε δημιουργεί ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης.

Ωστόσο, όταν ένα σωματίδιο συναντά το αντισωματίδιο του, «εκμηδενίζεται», τελικά σε φωτόνια υψηλής ενέργειας. Ως εκ τούτου, το Σύμπαν δεν πρέπει να περιέχει καμία ύλη ή αντιύλη και να είναι απλώς μια θάλασσα φωτονίων. Αντίθετα, περιέχει αρκετή ύλη για να δημιουργήσει περίπου δύο τρισεκατομμύρια γαλαξίες και, από όσο μπορούμε να πούμε, καμία αντιύλη.

Μια ένδειξη για το τι συνέβη με όλη την αντιύλη προέρχεται από το γεγονός ότι η «μετά λάμψη» της Μεγάλης Έκρηξης (η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου) περιέχει περίπου 10 δισεκατομμύρια φωτόνια για κάθε σωματίδιο ύλης στο σημερινό Σύμπαν. Αυτό μας λέει ότι, στη Μεγάλη Έκρηξη, υπήρχαν 10 δισεκατομμύρια και ένα σωματίδια ύλης για κάθε 10 δισεκατομμύρια αντιύλης και μετά από ένα όργιο αφανισμού υπήρχαν 10 δισεκατομμύρια φωτόνια για κάθε σωματίδιο ύλης.

Οι φυσικοί αναζητούν εδώ και καιρό μια λεπτή ασυμμετρία στους νόμους της φυσικής που εξηγεί αυτή την περίσσεια ύλης έναντι της αντιύλης στη Μεγάλη Έκρηξη. Και πιστεύουν ότι μπορεί να το βρήκαν στη συμπεριφορά των νετρίνων.

Τα νετρίνα είναι φανταστικά υποατομικά σωματίδια που σπάνια αλληλεπιδρούν με την ύλη. (Κρατήστε ψηλά τον αντίχειρά σας· περίπου 100 δισεκατομμύρια νετρίνα, που δημιουργούνται από πυρηνικές αντιδράσεις στον Ήλιο, περνούν από τη μικρογραφία σας κάθε δευτερόλεπτο.) Τα νετρίνα διατίθενται σε τρεις τύπους και κάθε νετρίνο αλλάζει συνεχώς από νετρίνο ηλεκτρονίων σε μιόνιο-νετρίνο σε ταυ -νετρίνο και πάλι πίσω.

Από το 2016, οι φυσικοί στο πείραμα T2K στην Ιαπωνία προσπαθούν να δείξουν ότι τα νετρίνα συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα αντινετρίνα. Για να το κάνουν αυτό, παράγουν δέσμες μιονίων-νετρίνων και μιονίων-αντινετρίνων σε μια εγκατάσταση στο Tokai και τις στέλνουν στον τεράστιο υπόγειο ανιχνευτή Super-Kamiokande, 295 χιλιόμετρα μακριά.

Μέχρι στιγμής, έχουν εντοπίσει περισσότερα ηλεκτρόνια-νετρίνα και λιγότερα ηλεκτρόνια-αντινετρίνα από ό,τι αναμενόταν, υποδηλώνοντας ότι τα νετρίνα συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα αντινετρίνα. Είναι ένα μικρό αποτέλεσμα που πρέπει να επιβεβαιωθεί, αλλά θα μπορούσε να παρέχει τον μηχανισμό για τη δημιουργία ενός Σύμπαντος που κυριαρχείται από την ύλη.

Τα νετρίνα έχουν πολύ μικρή μάζα για να έχουν κάνει μεγάλη διαφορά στο Σύμπαν. Το κρίσιμο, ωστόσο, είναι ότι περιστρέφονται μόνο δεξιόστροφα γύρω από την κατεύθυνση της πτήσης τους και οι φυσικοί αναρωτιούνται εάν τα νετρίνα και τα αντινετρίνα είχαν εξαιρετικά βαρείς συνεργάτες με αντίθετη περιστροφή στη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτά τα εξαιρετικά βαριά σωματίδια θα μπορούσαν να σχηματιστούν μόνο στις συνθήκες υψηλής ενέργειας της Μεγάλης Έκρηξης και θα είχαν διασπαστεί γρήγορα στα σωματίδια που βλέπουμε σήμερα. Με αυτόν τον τρόπο, θα μπορούσαν να είχαν αποτυπώσει την ασυμμετρία τους στον Κόσμο, παράγοντας τα 10 δισεκατομμύρια και ένα σωματίδιο ύλης για κάθε 10 δισεκατομμύρια αντιύλης που απαιτούνται για να εξηγήσουν γιατί ζούμε σε ένα Σύμπαν αποκλειστικά από ύλη.

Διαβάστε περισσότερα:

• Τι είναι η σκοτεινή ύλη;
• Έχουν χρώμα τα υποατομικά σωματίδια;
• Ποιο είναι το μικρότερο σωματίδιο;
• Τι είναι το τυπικό μοντέλο;