Problemos su antimaterija  (2)

Senų senovėje antimaterija praktiškai pilnai išnyko iš mūsų Visatos ir dabar joje karaliauja materija, iš kurios susiformavo milijardai žvaigždžių, planetų ir kosminių ūkų. Kodėl viskas įvyko būtent taip – kol kas tai mokslininkams labai įdomus ir niekaip neatsakomas klausimas. Tačiau dabar Japonijos dalelių greitintuve atlikti eksperimentai leidžia bent jau praplėsti galimų priežasčių ratą.

Mokslininkai jau yra įrodę tam tikrus materijos „pranašumus“ prieš antimateriją. Pavyzdžiui, K- mezonai yra mažiau nestabilūs, nei jų identiškos antidalelės. Materijos ir antimaterijos sąveikas nustato krūvio simetrijos (charge-parity, CP) taisyklės - ganėtinai gerai išvystyta ir daugumos pasaulio fizikų pripažįstama elementariųjų dalelių teorija. Ši teorija numato ir taip vadinamą CP krūvio simetrijos taisyklių pažeidimą – štai ši teorijos dalis ir aiškina, kodėl K – mezonai yra stabilesni už savo antidaleles.

1967 metais fizikas teoretikas Andrejus Sacharovas iš Rusijos pasiūlė idėją, kad CP pažeidimas gali paaiškinti, kodėl netrukus po atsiradimo, Visatoje pasigamino tiek daug materijos ir praktiškai nepasigamino antimaterijos. Deja, tiek šis scenarijus, tiek ir kiti mokslininkų spėjimai turi trūkumų. Per dešimtis eksperimentavimo metų fizikai sukūrė žinomų dalelių „standartinį modelį“, tačiau jame numatomi CP pažeidimai yra pernelyg menki, jog būtų paaiškintas milžiniškas materijos ir antimaterijos kiekių skirtumas.

Tuo labiau, jog remiantis ta pačia dalelių teorija, Visatos formavimosi pradžioje antimaterijos buvo praktiškai tiek pat, kiek ir materijos. Žinoma, didžioji šių medžiagų dalis galėjo anihiliuotis, susidurdamos tarpusavyje ir sukeldamos intensyvų blykstelėjimą. Tačiau tokiu atveju dabartinė Visata turėtų būti perpildyta šviesos ir kitokio dažnio elektromagnetinių virpesių. O anihiliacijos procese dėl didelės energijos protonai ir elektronai būtų išsviesti taip toli, jog jie nebūtų pajėgę suformuoti naujų materijos atomų. Vadinasi, dabartinė materijos pergalė buvo nulemta kitokių veiksnių. Šį klausimą svarsto daugelis pasaulio fizikų, o vieni iš jų yra dalelių greitintuve KEK (jo vidus pateiktas iliustracijoje) dirbantys specialistai.

Greitintuve įgreitėja ir susiduria neigiami elektronai ir jų antidalelės – teigiami pozitorinai. Po susidūrimo pasipila labai nestabilios ir trumpalaikės sunkiosios dalelės B – mezonai. Jų skilimą seka detektorius Belle – jis ir parodė skirtumus tarp skirtingų šių dalelių skilimų greičių. Neįkrauti B – mezonai skilo žymiai greičiau nei jų antidalelės, tačiau įkrautos B – mezonų dalelės jau buvo stabilesnės.

KEK greitintuve dirbančio mokslininko Tom Browder nuomone, toks atradimas yra gana reikšmingas ir galbūt tai bus naujos fizikos pagrindas, leisiantis apjungti kvantinę fiziką kartu su bendrąja reliatyvumo teorija ir taip paaiškinti fundamentinius mūsų Visatos prigimties dėsnius. Mokslininko teigimu, dabartiniai standartiniai dalelių modeliai sako, jog dalelių ir jų antimatrijos skilimo grietis nepriklauso nuo pradinio krūvio dydžio, tačiau atlikti eksperimentai tai paneigia.

Kiti komandoje dirbantys mokslininkai kelia hipotezę dėl nežinomų dalelių įtakos, kuri ir nulėmė skirtingus B-mezonų skilimo greičius. Visgi abiem atvejais šiuos eksperimentus dar teks pakartoti ir gauti patikslinančius rezultatus.

Yra ir eksperimento skeptikų. Rezultatų neatitikimo priežastis gali būti pačios paprasčiausios tik nepastebėtos senai žinomos dalelės, sako Merilendo universiteto (JAV) mokslininkas Hassanas Jawahery, atstovaujantis grupei, atliekančiai panašius eksperimentus Stanfordo linijinio greitintuvo centre (JAV).

H. Jawahery pažymi, kad jis su kolegomis taip pat pastebėjo panašų dalelių skilimo greičių neatitikimą, bet jo statistinis reikšmingumas buvo mažesnis nei kad dabartinio japonų eksperimento atveju. „Tokie rezultatai buvo paskelbti jau prieš kurį laiką ir niekas nešokinėjo iš susijaudinimo, kad tai gali būti naujos fizikos pradžia“, - sakė mokslininkas.

Taigi, aiškaus atsakymo dar nėra, tuo labiau neaišku, ar tokie procesai būtų galėję nulemti praktiškai visos antimaterijos išnykimą Visatos vystymosi pradžioje. Tad mokslininkai ir toliau tyrinės šias hipotezes. Galbūt proveržis šioje srityje bus pasiektas paleidus LHC – galingiausią pasaulyje dalelių greitintuvą.

Komentarai (2)