Nem volna szabad léteznünk, mégis itt vagyunk

2018.12.31. 11:59

A legtöbb elmélet alapján az anyagnak már születése pillanatában meg kellett volna semmisülnie, mégsem ez a forgatókönyv következett be. Mi lehet ennek az oka? A rejtély kulcsát egyes tudósok szerint egy titokzatos részecske, a neutrínó jelentheti.

Az elektromágneses, a gyenge és erős kölcsönhatást, valamint az alapvető elemi részecskéket leíró kvantumtérelmélet, az úgynevezett standard modell szerint nem volna szabad léteznünk. Azért állítja ezt, mert a modell alapján közvetlenül az ősrobbanást követően anyagnak és ellenpárjának, az antianyagnak azonos mennyiségben kellett volna létrejönnie. Ha anyag és antianyag találkozik, gammasugárzás kíséretében kioltja egymást, éppen ezért az ősrobbanást követő pillanatban szinte azonnal megsemmisült volna minden, és nem maradt volna más hátra, csak a mindenséget betöltő irdatlan fényáradat.

Az hogy nem ez történt, és kialakulhattak a csillagok, galaxisok, bolygók, valamint az élet, azt jelenti, hogy valami hibádzik az elképzelésben és az anyag győzedelmeskedhetett. A fizika egyik legnagyobb rejtélye ez.

Forrás: NASA

Több elképzelés is született azzal kapcsolatban, hogy mi történhetett az antianyaggal. Az egyik szerint nem tűnt el teljesen, csupán elrejtőzött; valamennyi antirészecske a világegyetem hűlésével és tágulásával a kozmosz távoli tartományaiba került, megúszva a totális annihilációt. Ha ez a feltételezés igaz, akkor léteznie kell csillagoknak, galaxisoknak, amik kizárólag antianyagból állnak össze. Ilyeneket egyelőre még nem sikerült találnia a tudósoknak.

A bizonyítékok hiánya miatt a kutatóknak azt a teóriát kell elővenniük, hogy valami titokzatos tényező felboríthatta az újszülött univerzum egyensúlyát.

Ismert, hogy az anyag-antianyag interakciók végkimeneteleiben apró eltérések tapasztalhatóak (ezt CP-sértésnek nevezik), csakhogy e különbségek túlságosan parányiak ahhoz, hogy magyarázhassák azt a kozmikus egyensúlyhiányt, ami az anyag diadalához vezetett.

A táguló univerzum modellje az ősrobbanástól napjainkigForrás: NASA

Részecskék, amik egyszerre anyagok és antianyagok?

A fizikusok abban reménykednek, hogy a kicsiny neutrínók segíthetnek a nagy rejtély megfejtésében. Az alakváltó részecskék háromféle „ízben" – elektronokként, müonokként és tau-neutrínókként – fordulnak elő a természetben.

Amikor a kutatók azt mérték, hogy a neutrínók és ellenpárjaik milyen gyakran váltogatják állapotaikat, miközben keresztülszáguldanak bolygónkon, szignifikáns CP-sértésre utaló jeleket találtak. Mindemellett sikerült nagyon kicsiny tömeget is kimutatni, ami ugyancsak ellentmond a standard modell előrejelzéseinek, miszerint a neutrínóknak nincsen tömegük.

Neutrínók számítógépes illusztrációjaForrás: Science Photo Library/VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Victor Habbick Visions

Az ellentmondás feloldását a szakértők az úgynevezett steril neutrínókkal próbálták elérni. E feltételezett részecskék a neutrínók negyedik állapotát képviselhetik és egy matematikai „trükk", a mérleghinta-mechanizmus révén tömeget adhatnak könnyebb unokatestvéreiknek.

Ahhoz, hogy az aszimmetria magyarázható legyen, a neutrínóknak tulajdonképpen részecskéknek és antirészecskéknek kellene lenniük egyben. Ha ez bebizonyosodna, azt jelentené, hogy a világegyetem korai időszakában a steril neutrínók bomlása során idővel a hagyományos neutrínók (a CP-sértés miatt) többségbe kerülhettek ellenpárjaikkal szemben, eltüntetve az antianyagot, egyúttal biztosítva az anyag kizárólagos uralmát az univerzum fölött.

A neutrínók CP-sértésének bizonyításához vagy éppen cáfolásához azonban évtizedekre van még szükség, továbbá alapvető fontosságú lenne rálelni a steril neutrínókra. Nem könnyíti meg a fizikusok dolgát, hogy egy korábbi kísérlet 99 százalékos bizonyossággal kizárta a nagyobb tömegű neutrínók létét, ami alapvető csapást jelenthet a fent ismertetett elképzelésre.

Forrás: New Scientist