Chcieli wiedzieć, dlaczego jest raczej coś niż nic

Amerykański naukowiec Yoichiro Nambu oraz Japończycy Makoto Kobayashi i Toshihide Masakawa otrzymali tegoroczne Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Prace laureatów dotyczą budowy materii i całego Wszechświata. Wbrew nadziejom Polaków wyróżnienia nie dostał profesor Aleksander Wolszczan.

Publikacja: 07.10.2008 13:14

Chcieli wiedzieć, dlaczego jest raczej coś niż nic

Foto: AFP

Antymateria to fenomen znany fizykom od dziesięcioleci. Każda cząstka elementarna ma swój odpowiednik, który zasadniczo różni się od niej tym, że ma ładunek elektryczny o przeciwnym znaku. Czyli antyproton jest cząstką o masie i innych własnościach protonu, ale o ujemnym ładunku, zaś antyelektron (inaczej pozytron) ma masę elektronu, ale ładunek dodatni.

Inną znaną własnością antymaterii jest to, że gdy cząstka antymaterii zetknie się z cząstką materii, to obie ulegają anihilacji, czyli znikają zamieniając się w fotony - czystą energię. Natomiast w procesie kreacji, czyli zamianie energii w materię, regułą jest tworzenie się takiej samej liczby cząstek i antycząstek. We Wszechświecie powinno zatem być tyle samo materii co antymaterii, ale nie ma. A jeżeli antycząstka się pojawi - w wyniku rozpadu promieniotwórczego lub wytworzona sztucznie w laboratorium - anihiluje w zetknięciu ze swoim zwykłym odpowiednikiem.

Naukowcy są jednak przekonani, że kiedyś - w najwcześniejszych początkach Wszechświata - było tyle samo materii, co antymaterii. W tym gwałtownym okresie powstałe w wyniku gigantycznego aktu kreacji cząstki i antycząstki, zetknąwszy się ze sobą anihilowały, ale nie pozostała po nich tylko energia, ponieważ przed anihilacją materia z jakiegoś powodu zyskała przewagę liczebną nad antymaterią.

Gdyby po Wielkim Wybuchu 14 miliardów lat temu było dokładnie tyle samo materii, co antymaterii, doszłoby do ogólnej anihilacji i pozostałaby sama energia, bez materii. Oczywiście nas także by nie było.

Jak jednak dowodzi istnienie ludzi, gwiazd i planet, świat nie jest symetryczny - na początku Wszechświata na 10 miliardów par cząstek materii i antymaterii przypadała jedna dodatkowa cząstka materii. Te skromne resztki, które zostały, to właśnie my i to, co nazywamy materią.

W roku 1960 Yoichiro Nambu sformułował matematyczny opis spontanicznego złamania symetrii w fizyce cząstek elementarnych. Teorie Nambu okazały się niezwykle użyteczne w tworzeniu Modelu Standardowego, który opisuje zachowanie najmniejszych cząstek materii.

Makoto Kobayashi i Toshihide Maskawa wykazali w latach 70., że Model Standardowy trzeba rozszerzyć, wprowadzając trzecią rodzinę kwarków. Istnienie tych kwarków udowodniono dopiero w ostatnich latach - dzięki niezależnym eksperymentom przeprowadzonym w detektorach BaBar (Stanford, USA) oraz Belle(Tsukuba, Japonia).

Być może nowy akcelerator LHC w pobliżu Genewy przybliży nas do rozwiązania zagadki, jaką jest asymetria budowy Wszechświata.

Wcześniej szwedzki dziennik "Dagens Nyheter" spekulował, że jednym z głównych kandydatów do nagrody są odkrywcy pierwszych planet pozasłonecznych - polski astronom Aleksander Wolszczan, wspólnie z dwoma Szwajcarami Michelem Mayorem i Didierem Quelozem. Tym razem doceniono jednak fizyków zajmujących się cząstkami.

Antymateria to fenomen znany fizykom od dziesięcioleci. Każda cząstka elementarna ma swój odpowiednik, który zasadniczo różni się od niej tym, że ma ładunek elektryczny o przeciwnym znaku. Czyli antyproton jest cząstką o masie i innych własnościach protonu, ale o ujemnym ładunku, zaś antyelektron (inaczej pozytron) ma masę elektronu, ale ładunek dodatni.

Inną znaną własnością antymaterii jest to, że gdy cząstka antymaterii zetknie się z cząstką materii, to obie ulegają anihilacji, czyli znikają zamieniając się w fotony - czystą energię. Natomiast w procesie kreacji, czyli zamianie energii w materię, regułą jest tworzenie się takiej samej liczby cząstek i antycząstek. We Wszechświecie powinno zatem być tyle samo materii co antymaterii, ale nie ma. A jeżeli antycząstka się pojawi - w wyniku rozpadu promieniotwórczego lub wytworzona sztucznie w laboratorium - anihiluje w zetknięciu ze swoim zwykłym odpowiednikiem.

Nauka
Naukowcy kłócą się o jeszcze większy Wielki Zderzacz Hadronów. Plany CERN podzieliły badaczy
Materiał Promocyjny
Rośnie znaczenie magazynów energii dla systemu energetycznego i bezpieczeństwa kraju
Materiał Partnera
Przerwana lekcja. Niedostępne miasto znów otwarte dla polskich archeologów
Nauka
Pół na pół. Skąd bierze się taki rozkład wyborczych głosów? Fizycy zbadali zjawisko
Nauka
Częściowe zaćmienie Słońca już 29 marca. O której godzinie zacząć obserwację?
Materiał Partnera
Kroki praktycznego wdrożenia i operowania projektem OZE w wymiarze lokalnym
Nauka
Rekiny wydają dźwięki. Naukowcy nagrali je po raz pierwszy w historii
Materiał Promocyjny
Jak znaleźć nieruchomość w Warszawie i czy warto inwestować?