понедељак, 05. март 2018.

Frank Close, Zagonetka odsutne antimaterije





Zašto je uopše nešto? 

Zagonetka odsutne antimaterije

Antimaterija se nalazi u središtu jedne od najvećih zagonetki: zašto je u svemiru nema više? Opšteprihvaćena mudrost glasi kako je pre četrnaest milijardi godina silina otpuštene energije Velikog praska raspršila materiju i antimateriju u savršenoj ravnoteži. Ova transsupstancijacija energije u čestice i antičestice nije bila jednosmerna; ako ove suprotnosti naknadno dođu u doticaj one se međusobno poništavaju, pri tome se energija, prethodno sadržana u njima, oslobađa u obliku gama zraka. U kotlu vrlo ranog svemira ovakvi sudari bili bi sasvim uobičajeni, a novorođeni materijal ne bi potrajao dugo. Ako su u prvom trenutku materija i antimaterija potekle zajedno, istovremeno iz Velikog praska, već su se u isti mah trebale međusobno poništiti.

Ovo postavlja pitanje u nešto drugačiju perspektivu. Zagonetka nije toliko u tome zašto je antimaterija nestala koliko u tome zašto je materija preživela? Možda odgovor glasi kako postoji neka razlika među njima te da one nisu savršene  preslike jedna druge.



Znamo da u tajanstvenom svetu neobičnih i suštinskih okusa postoje suptilne razlike, ali čini se da su osnovni elektroni, protoni i neutroni precizno upareni s njihovim antičestičnim suprotnostima. Ako i postoji ikakva razlika, ona je izvan naše mogućnosti merenja. Sva njihova svojstva čine se onakvima kakvima ih je predvideo Dirac: čestice normalne materije i njihove antičestice u savršenoj su protuteži.

Iako su atomi antivodonika do sada najdetaljnije opažane skupine “anti”- materije, teorija i iskustvo ukazuju na to da svi atomski elementi mogu postojati u “anti” formi. Upravo kao što periodna tablica elemenata prikazuje atomske elemente koji su sačinjeni od elektrona koji okružuju jezgru koja sadrži protone i neutrone, tako će i anti-periodna tablica anti-elemenata proizići iz rojeva pozitrona koji okružuju antijezgru koja sadrži antiprotone i antineutrone. Pravila kvantne mehanike koja objašnjavaju stabilnost atoma materije impliciraju jednaku stabilnost atoma antimaterije. Pri tome bi se predznaci električnih naboja obrnuli, ali zakoni međusobnog privlačenja suprotnosti i međusobnog odbijanja jednakih naboja ostaju jednaki.

Složeni međuodnosi koji čine aminokiseline, DNK i život, isto će tako dopustiti anti-elementima da čine anti-DNK pa čak i anti-život. Hemija antimaterije jednaka je onoj materije: antiplaneti i antimaterija u svim su svojim formama ostvarljivi upravo kao i poznata materija koja prevladava u poznatom svemiru. Jesu li antigalaksije antizvezda okružene antiplanetima antimaterije koji u dalekim prostranstvima svemira čekaju na astronaute koji ništa ne slute? Koliko smo sigurni da tamo negde vani nema antimaterije u velikim količinama?

Zemlja nije slična svemiru u celini. Mi smo netipični po pitanju prisutnosti pojedinih elemenata, a isto bi moglo biti slučaj i s antimaterijom. Stoga jedno je priznati da nema antimaterije negde u našoj neposrednoj blizini, a drugo pretpostaviti da je ovo istina posvuda i da je celokupni materijalni svemir sačinjen od materije do stupnja isključenja antimaterije. Kako možemo znati sastav daleke zvezde koju vidimo tek kao slabašno svetlo u beskraju svemira? Sve što vidimo sa Zemlje jest svetlost zvezda, a kako nemamo razloga pretpostaviti da su spektri antielemenata imalo različiti od onih elemenata, ne možemo razlikovati zvezde od antizvezda jednostavno gledajući u noćno nebo.

Astronauti su sleteli na Mesec, kao što su i robotske sonde na Mars, a da nisu bili uništeni stoga znamo da tu nema antimaterije. Celi Sunčev sistem kupa se u solarnom vetru, struji subatomskih čestica koje emitira Sunce. Kada bi Sunce bilo antizvezda, a solarni se vetar sastojao od antičestica, zabeležili bismo gama zrake nastale u trenutku poništenja antičestica s materijom planeta. Međutim ne vidimo takve gama zrake.

Ovo također pokazuje besmislenost kultova koji veruju da su komete sačinjene od antimaterije. Pri prolasku antikometa kroz solarni vetar količine gama zračenja bile bi goleme, svaki poništeni gram oslobodio bi dvostruko veću energiju od one oslobođene atomskom bombom bačenom na Hirošimu. Sonda Giotto uspešno je odaslala fotografije iz unutrašnjosti kometa Halley. Ako antikometi i antimeteoriti i postoje, oni sačinjavaju manje od milijarditog dela ukupne materije u Sunčevom sistemu.



Kada zvezde eksplodiraju, njihovi ostaci rasprše se po svemiru, a ukoliko ih zahvate magnetske silnice našeg planeta razbiju se u gornjem delu atmosfere kao kosmičke zrake. Kako su pozitroni otkriveni u kosmičkim zrakama, a antiprotoni su također zabeleženi u istima, može biti primamljivo misliti da su navedene antičestice ostaci antizvezda što su eksplodirale negde daleko. Međutim upravo je suprotno; ovi pozitroni i antiprotoni ostaci su nastali iz energije oslobođene u trenutku kada kosmička zraka visoke energije, sačinjena od materije, udari plin u gornjem delu atmosfere. Da je antizvezda eksplodirala i raspršila anti-elemente po svemiru tada bi i oni bili prisutni, ali do sada nije zabeležena prisutnost anti-elemenata ili antijezgara u kosmičkim zrakama u Zemljinoj atmosferi. Potraga za antimaterijom u zrakama iznad granice atmosfere vrši se putem AMS satelita te pomoću balona koji lebdi do granice atmosfere sa svemirom iznad Južnog pola. Međutim antimateriji nema traga, čak ni nečemu tako jednostavnom kao što je antihelij, što stoji u suprotnosti prema prisutnom mnoštvu pojedinačnih pozitrona i antiprotona.

Možda su ovi anti-elementi uništeni negde na svome putu. Iako je navedeno moguće, ne postoje dokazi koji bi to i potvrdili. Bila bi zabeležena prisutnost značajnih izboja gama zraka kao posledica poništenja pozitrona od strane elektrona u međuzvezdanom mediju isto tako poništenje antiprotona također bi bilo zabeleženo. Kao što je poznato, međuzvezdani prostor gotovo je vakuum što ne znači da je potpuno prazan stoga ako bi antimaterija putovala nekoliko svetlosnih godina, pre ili posle naišla bi na nešto te bi bila otkrivena. Također znamo da je u našem svemiru prisutno mnoštvo galaksija, a među nekima od njih postoje bliski susreti te imaju prošireno delovanje kao gravitacijsko privlačenje na svoje individualne zvezde. U slučaju da je ijedna od ovih međusobno sudarajućih galaksija sačinjena od antizvezda, na granicama bi se javili značajni izboji gama zraka, no još jednom, ništa od navedenog nije zabeleženo.

Čini se da se svi znakovi antimaterije javljaju usled njenog prolaznog i prelaznog nastajanja iz sudara koji uključuju običnu materiju, kao iz sudara između kosmičkih zraka i atmosfere. Poslednjih trideset godina gama zrake koje dolaze iz središta naše Mlečne staze signaliziraju kako tamo postoje oblaci pozitrona. 2008. godine teleskop za gama zrake na satelitu, imena “Integral,” otkrio je kako se ovi pozitroni nalaze u susedstvu binarnih zvezda x-zraka. Ovo su obične zvezde koje neutronske zvezde ili crne rupe proždiru žive. Plinoviti materijal umiruće zvezde formira spiralu krećući se prema kanibalu te postaje neizmerno vruć, pri čemu se formiraju parovi elektrona i pozitrona. Nešto bliže domu, velika solarna baklja 2002. godine proizvela je energetski visoko nabijene čestice koje su se sudarile sa sporijim česticama u solarnoj atmosferi pri čemu su nastali pozitroni. Procenjeno je kako je pritom nastalo i do pola kilograma pozitrona; kada bi se ta energija mogla povratiti njihovim naknadnim poništenjem, bila bi dovoljna da napaja Ujedinjeno Kraljevstvo na dva dana.

Svi dokazi upućuju na zaključak kako je sve u krugu od nekoliko stotina miliona svetlosnih godina od nas sačinjeno od materije, pri čemu su prethodno navedene prolazne antičestice, nastale u gore spomenutim procesima, iznimka. Ovde je zasigurno reč o golemim veličinama no one su samo delić vidljivog svemira. Postoji još mnogo neistraženog svemira u kojem bi antimaterija mogla dominirati. Postoji li mogućnost da su materija i antimaterija postale razdvojene, svaka unutar svoje velike nezavisne domene?




Svemir kakvog vidimo danas samo je hladni ostatak svog izvornog nastanka u vrućem Velikom prasku, a kada se stvari hlade njihova priroda može se promeniti: voda se smrzava u snežne pahulje, metal postaje magnetizovan. Analogno tome odvojene regije materije i antimaterije mogle su se formirati pri hlađenju svemira. Odmah nakon Velikog praska mladi svemir bio bi kao pena svetle energije, pri čemu bi materija i antimaterija neprestano bile stvarane i uništavane. Svemir je stario i hladio se do granice kada više nije bio dovoljno vruć da zameni poništenu materiju i antimateriju s novom. Prirodnim pravilima verovatnosti javile bi se neke regije u kojima bi postojalo lagano preobilje materije te neke u kojima bi postojalo lagano preobilje antimaterije.
Kako bi se svemir hladio i dalje, pojavili bi se zvezde i elementi s obzirom na to da bi se osnovne čestice međusobno spajale u regijama gde dominira materija, a u domenama antimaterije pojavile bi se antizvezde.

Iako navedeno ostaje kao mogućnost, većina modela svemira nije sklona ovakvom scenariju. Opšteprihvaćen stav kaže kako je čitavi vidljivi svemir sačinjen od materije do stepena isključenja antimaterije. U proseku, svakih pet kubnih metara vanjskog svemira sadržava jedan proton, nijedan antiproton te deset milijarda kvanta radijacije. Sve što znamo o ranom svemiru, iz teorije, promatranja te rezultata eksperimenata na LEP-u, predlaže kako su u vrućem stanju odmah nakon Velikog praska ovi brojevi bili sledeći: deset milijardi kvante radijacije, deset milijardi antiprotona te deset milijardi i jedan proton. Zaključak glasi kako je jedan od prvih nastupa nakon stvaranja bio onaj velikog poništenja koji se odvio na način da je današnji svemir kojim dominira materija sačinjen od preživljavanja jednog protona od njih deset milijardi. Sve što danas postoji ostatak je još veličanstvenije kreacije.

Ako je tome tako, tada se nešto moralo dogoditi čak ranije nego prethodno navedeno kako bi prevagnulo u korist protona nad antiprotonima na nivou jednog dela naprema milijardi. Nešto mora činiti razliku između materije i antimaterije. Kako bismo otkrili šta bi to moglo biti, važno je prvo razumeti kako je materija kakvu znamo danas nastala iz Velikog praska.




Ponavljanje Velikog praska

Ne samo da je materija na Zemlji u velikoj meri netipična za svemir, već je materija u svemiru i evoluirala kroz vreme. Na Zemlji materiju sačinjavaju atomi: elektroni zatočeni u hladnoći električnom silom atomske jezgre. Kako temperatura raste, atomi se sudaraju sve jače i njihovi elektroni postaju nestabilni. Iznad otprilike deset hiljada stepeni  atomi ne mogu više ostati celoviti. Njihovi elektroni postaju oslobođeni i slobodno se gibaju u plinu električno nabijenih čestica poznatim kao “plazma.” Slično stanje nalazimo u unutrašnjosti Sunca gde temperatura prelazi milion stepeni  , a vodonik je potpuno razbijen na nezavisne plinove elektrona i protona. Danas imamo mogućnosti eksperimentisanja sa zrakama elektrona i protona pri čemu možemo promatrati na koji se način ponašaju pri međusobnim sudarima pri energijama tipičnima za takve temperature. Ovakvi eksperimenti potvrđuju kako je Sunce zaista golemi stroj za nuklearnu fuziju prolazeći kroz svoj prvi stadij hemijskog kuhanja.

Eksperimenti pokazuju da pri još višim temperaturama materija preuzima više novih formi. Koliko za sada možemo reći, elektroni ostaju jednaki pri svim temperaturama, ali protoni i neutroni ne ostaju. U hladnim uslovima na Zemlji i čak u vrućem središtu Sunca, protoni i neutroni nakupine su kvarkova, koje zajedno drže gluoni. Pri mnogo višim temperaturama, na granicama mogućnosti proučavanja pri najmoćnijim akceleratorima trenutno dostupnima, nuklearna tvar se, izgleda, topi: kao što atomi prelaze u električnu plazmu pri temperaturama višim od deset hiljada stepeni , tako protoni i neutroni prelaze u “kvark-gluon plazmu” pri temperaturama iznad otprilike milion milijardi stepeni .




Nigde u svemiru nije tako vruće u sadašnjem trenutku osim kratkotrajno pri sudarima čestica u akceleratorima visokih energija. Pre čak pedeset godina BeVatron je bio u mogućnosti proizvesti usdlove mnogo viših temperatura od onih na Suncu; danas smo u mogućnosti vršiti simulacije uslove koji su prevladali netom posle Velikog praska. Upravo ovde antimaterija se pokazala kao savršeno oruđe i to u obliku antiprotona i pozitrona. Kada se protoni sudare s metama od materije, kao što su npr. drugi protoni, većina njihove energije potrati se na raspršenje materijala, a samo je frakcija dostupna za proizvodnju novih čestica. Međutim ubrzavajući antičestice do brzine bliske brzini svetlosti, a zatim ih sudarajući s njihovim suparničkim česticama slične brzine, dolazi do potpunog poništenja: sva energija prethodno zatočena unutar njihovih individualnih E = mc2 biva oslobođena.

Eksperimenti pri LEP-U, potvrdili su da je Veliki prasak raspršio elektrone i pozitrone, kvarkove i antikvarkove te mnogo fotona i gluona. Tako je bilo u davnom svitanju kada je temperatura bila milijarde stepeni viša od one na Suncu danas. Kako je svemir rastao i hladio se, ovi su se osnovni delići zbili zajedno gradeći sve kompleksnije strukture. Trio kvarkova postao je zalepljen tvoreći tako trajne strukture koje zovemo protoni i neutroni, a kugle plazme koje su potonji formirali, zvezde, započele su s kuvanjem klica elemenata. Kako je temperatura padala dalje, do one vrednosti koju danas nazivamo sobna temperatura, ove su nuklearne klice bile u mogućnosti uhvatiti se za prolazeći elektron i formirati atome, hemiju, biologiju i život.

Dobro razumemo kako se materija kakvu znamo formirala i evoluirala tokom četrnaest milijardi godina od Velikog praska. Ironično je da smo veći deo ovoga naučili koristeći se antiprotonima i pozitronima kao oruđem pomoću kojega smo se vratili u vreme i videli kako je materija nastala. Da je u svemiru bilo antiprotona i pozitrona u obilju oni bi isto tako vrlo lako mogli gravitirati u antizvezde čije bi kosmičke kuhinje skuhale ove sastojke tako da formiraju anti-elemente. Poruka je ta da su se materija i antimaterija formirale u odgovarajućim parovima; ipak, samo je materija uspela preživeti. Negde u prvim trenutcima svemira, ranije od milijarditog dela sekunde koji je proučavan od strane eksperimenata pri LEP-U, verovatno se pojavila neravnoteža između materije i antimaterije.


NEUTRINI 





Neutrini se produkuju u različitim interakcijama, posebno pri raspadu čestica
Na primer:(1) U radioaktivnom jezgru, neutron u miru (nulti impuls) oslobađa proton i elektron.
                 (2) Zbog zakona očuvanja impulsa ukupan impuls čestica iz raspada je jednak nuli što nije slučaj kada posmatramo samo opservirani elektron i proton iz raspada neutrona.
                 (3) Zbog toga je potrebno pretpostaviti postojanje nove čestice sa odgovarajućim impulsom da bi ukupan impuls u događaju bio jednak nuli.
                (4) Pretpostavljena česticA je antineutrino što eksperimenti zaista i potvrđuju.




Neutrini

 ...asimetrija između materije i antimaterije prirodna je u svemiru s tri generacije. Kada je ovo promatrano za čudne, a zatim za osnovne čestice, bilo je senzacionalno, međutim što je više podataka bivalo prikupljeno postalo je jasno da ovi fenomeni koji uključuju kvarkove i antikvarkove ne mogu objasniti potpunu kvantitativnu dominaciju materije u današnjem svemiru. Nedavno su pažnju privukli leptoni: čestice slične elektronima i njihovoj neutralnoj braći, neutrinima. Što je dobro za tri generacije kvarkova također je dobro i za tri generacije leptona, ovde također može doći do asimetrije između materije i antimaterije, barem u teoriji. Trenutno je potraga za uzrokom odsutne antimaterije usmerena upravo u tom pravcu: pri tome su neutrini glavni osumnjičenici.

Neutrini su jedne od najraširenijih čestica u svemiru, a istovremeno su i jedne od najneuhvatljivijih. Najbliže su ničemu od svega što znamo. Nemaju električnog naboja, imaju vrlo malu masu, a u mogućnosti su prolaziti kroz Zemlju kao metak kroz oblak magle, poput duhova su jer pola veka nakon njihova otkrića još uvek znamo manje o njima nego o drugim česticama. Međutim poslednjih godina počela je rasti sumnja u to da bi neutrini mogli držati ključ tajne odsutne antimaterije u svemiru.

Jesu li neutrini materija ili antimaterija? Oni nemaju električnog naboja kao i fotoni ili Zo, ali za razliku od ovih bozona koji nisu ni materija ni antimaterija, neutrino je fermion što znači da poštuje Diracovu jednačinu i pridaje važnost materiji ili antimateriji. Šta stoga razlikuje neutralni neutrino od neutralnog antineutrina?

Za razliku od neutrona i antineutrona čiji unutrašnji sastav kvarkova ili antikvarkova čini razliku među njima neutrino nema unutrašnju strukturu: on je neuhvatljivi deo vrtećeg ništavila koje leprša svemirom gotovo brzinom svetlosti. Vrtnja je gotovo sve što čini, ali to je dovoljno za odluku o enigmi materije ili antimaterije. Poslednjih pedeset godina činilo se kako upravo ovo razlikuje neutrine, materiju, od njihovih suprotnosti, antineutrina. Međutim u poslednjih nekoliko godina razvila se bolna ideja koja kaže: dok fotoni (i drugi bozoni) nisu ni materija ni antimaterija, mogle bi postojati teške verzije neutrina koji su oboje! Ako su takvi bizarni entiteti bili formirani u kotlu Velikog praska, njihovo potomstvo bilo bi nejednako podeljeno među onim što danas nazivamo materijom i antimaterijom.

Koja je stoga priča neutrina?

Proizvode ih neki oblici radioaktivnosti. Kada proton u jezgri pređe u neutron, promena u energiji materijalizira se kao pozitron i neutrino. Električni naboj i mrežni broj fermiona (pri tome “mrežni” znači broj materije minus fermioni antimaterije) sačuvani su u procesu. Pozitron vodi računa o električnom naboju - počevši s jednim pozitivnim, nošenim od strane protona, i jednim na kraju; mrežni broj fermiona sačuvan je dok pozitron antimaterije biva balansiran s neutrinom materije u ovom računu. Obrnuto, kada neutron propada ostavljajući proton, pojavljuju se elektron i antineutrino.

Ako naknadno neutrino ili antineutrino naiđu na materiju, oni se odaju izazivajući reverzni proces. Neutrino menja neutron u proton kojeg prati elektron; antineutrino menja proton u neutron praćen pozitronom.

Neutrini mogu imati spin kao elektroni. Elektroni poseduju električni naboj, a njihov spin čini ih poput malih magneta; kako se kreću mogu imati bilo koju od dve orijentacije, severni ili južni pol koji pokazuje napred u smeru kretanja.

Ovo možemo zamisliti kao spiralni vadičep koji se može uvijati na jednu ili na drugu stranu: desno ili levo. Žargon fizike odnosi se prema spinu baš na taj način: tako kažemo da se elektron vrti levo ili desno; u smeru kazaljke na satu ili obrnuto od nje. Neutrini nemaju električni naboj stoga nemaju magnetizam, ali mogućnost levog ili desnog spina i dalje je primenjiva.

Prema najboljim eksperimentima u poslednjih pedeset godina, neutrino pokazuje spin samo u levom smeru dok antineutrino, upravo suprotno, pokazuje desnu orijentaciju. Može li ogledanje neutrina u ogledalu promeniti neutrino u antineutrino? Prvi korak pri rešavanju ove zagonetke započinje pitanjem sledećeg: kako bismo mogli znati je li reč o neutrinu ili antineutrinu osim po smjeru njihovog spina? Osim ako ne postoji neki drugi indikator za identifikaciju neutrina kao “čestice” i antineutrina kao “antičestice,” kao što je promatranje procesa koji ih je stvorio u asocijaciji s elektronom ili pozitronom, bilo bi nemoguće reći.

Sada vredi posvetiti trenutak kontemplaciji toga što mislimo pod pojmom“antičestice”. Imamo predodžbu normalne materije koja sadrži negativno nabijene elektrone i pozitivne protone. Pozitivna inačica elektrona naziva se pozitronom, a negativna verzija protona naziva se negacijom, one se pokazuju kao tek dve nove čestice; tek u trenutku kada ih nazovemo “anti-elektronom” i “antiprotonom” i usredotočimo se na njihovu sposobnost poništenja svojih opozicija, “antimaterija” počinje pobuđivati maštu. Kada su u pitanju neutrini susrećemo se s česticama koje nisu poznate u našem materijalnom svetu. Prolaze kao utvare retko se otkrivajući i zasigurno ne ostaju zarobljene unutar materije. Umesto da gledamo na neutrine i antineutrine kao na deliće materije i antimaterije te ih definišemo na temelju njihovog afiniteta prema elektronu ili pozitronu kao što je istorijski  gledano uobičajeno, možemo jednostavno reći da postoji samo neutrino: njegov levo orijentisani spin preferiše elektrone dok njegov desno orijentirani spin preferiše pozitrone.

Pola veka smatralo se kako neutrini nemaju masu te se kreću svemirom brzinom svetlosti. Međutim u poslednjih nekoliko godina otkrili smo kako ovo nije istina. Neutrini emitovani pri normalnoj radioaktivnosti ili pri fuzijskim procesima u srcu Sunca, imaju malenu masu. Ona je toliko mala da niko još nije izmerio kolika je ona tačno, ali ako bismo to hteli prikazati na nekoj subatomskoj lestvici, trebalo bi barem 10 000 neutrina za ravnotežu sa samo jednim elektronom.

Ova bezvredna količina nečega ima ogromne implikacije. Einsteinova teorija gravitacije implicira da fermion koji putuje brzinom svetlosti ostaje ili levo ili desno orijentisan; ne može se prebaciti iz jedne orijentacije u drugu. Čestice koje imaju masu, za koje danas znamo da uključuju neutrino, mogu imati spin leve ili desne orijentacije, a moguće je promeniti orijentaciju spina kroz interakciju s drugim česticama. Prema tome moguće je da neutrini imaju spin leve ili desne orijentacije. Isto vredi i za antineutrine.

Slede li ovi sablasni entiteti “pravilo leve ruke, pravilo desne ruke” i je li neutrino materija i antimaterija, u smislu da neutrino i njegova antičestica nisu zapravo različiti objekti, i dalje su otvorena pitanja. Ova mogućnost istaknuta je od strane italijanskog teoretičara Ettorea Majorane, i to nedugo nakon prve pojave Diracove jednačine  koja je invorvirala materiju i antimateriju. Mogućnost da priroda koristi “Majorana neutrina” jedna je od najuzbudljivijih tema u čestičnoj fizici danas. Jedan od razloga sadržan je u tome što bi ovo moglo igrati ključnu ulogu u objašnjenju porekla našeg svemira kojim dominira materija.

Kada neutrini ne bi imali masu i dalje bi bili zagonetni no uklapali bi se u opšti opis čestica i sila koji nazivamo standardnim modelom. U toku su brojni pokušaji razumevanja zašto neutrini imaju tako neznatnu masu, približnu nuli u usporedbi s elektronima i pozitronima, a i dalje ne sasvim ništavnu, koji su urodili nekim radikalnim idejama. Jedna obećavajuća struja teorije kaže kako uz poznate neutrine iznimno male mase postoje i vrlo masivni Majorana neutrini koji čekaju na otkriće. Ove su hipotetske zveri postale poznate pod imenom “majoroni.”

Ako je ovo istina, tada su majoroni, iako su izvan našeg dosega danas, bili stvoreni u vrućini Velikog praska uz sve ostalo. Ovo bi moglo imati zapanjujuće implikacije na prirodu sadašnjeg svemira.

Ako su majoroni izumrli onda moderni svemir još uvek sadrži njihove potomke. Prema teoriji, majoroni, koji su zapravo masivni neutralni fermioni, mogli bi zračiti energiju u obliku “Higgsovog bozona” te se pretvoriti u neutrino ili antineutrino. Ovo bi mogli učiniti za bilo koji od tri okusa neutrina, ili njihovog odgovarajućeg antineutrina, i nema razloga zašto bi se raspadali na neutrina i antineutrina ravnomerno. Ovo predlaže način na koji su majoroni pobedili apokalipsu velikog poništenja, ostavljajući nas s nečim, a ne ničim. Pogledajmo kako.


Apokalipsa - ne baš

Odmah nakon Velikog praska kada je svemir bio iznimno vruć, majoroni su bili u termalnoj ravnoteži - formirali su se u kotlu i propadali konstantno. Međutim svemir se vrlo brzo hladio, a kako je temperatura padala došlo je do trenutka u kojem nije bilo dostatne energije za proizvodnju novih majorona, dok oni koji su izumrli ne bi više bili zamenjeni. Majoroni su nestali i više se nikada nisu pojavili, samo je njihovo potomstvo preživelo. Upravo bi se u ovom trenutku pojavila neravnotežna populacija neutrina i antineutrina kao fosilni ostatak mrtvih majorona.

Ovo je kritičan prvi korak koji je dostatan za nastanak neutrina, ali kako ovo hrani materiju u velikim dimenzijama? Odgovor se javlja nešto kasnije u svemiru koji se hladio kada su kvarkovi i antikvarkovi te elektroni i pozitroni, bili formirani iz energije. Dodatni kvarkovi i antikvarkovi nastaju u ranije objašnjenim procesima gde se neutrini ili antineutrini sudaraju s elektronima i pozitronima. Vrlo će brzo postati previše hladno za daljnji nastanak i sve će biti spremno za Veliko poništenje. Zastanimo na trenutak i pogledajmo čemu su majoroni pridoneli. Njihova smrt za posledicu je imala rođenje neravnoteže između neutrina i antineutrina; bilo je to u metežu koji je usledio kada se mnoštvo čestica i antičestica sudaralo s asimetričnom mešavinom neutrina i antineutrina, pojavio se višak kvarkova u odnosu na antikvarkove.

Veliko poništenje sada uništava svu antimateriju u bljesku, zajedno s njoj pripadajućim delićima materije. Potomstvo majorona načinilo je razgranati svemir u kojem je samo šačica suvišnih kvarkova ostala za svakih deset milijardi kvarkova i antikvarkova koji su nestali. Preživeli su se hladili kako bi naposletku tvorili svemir kojim dominira materija u kojem su protoni stabilni (barem na vremenskoj ljestvici od četrnaest milijardi godina) te materija za kakvu znamo da postoji.

Ovo je trenutačno najbolja teorija koja pruža objašnjenje o tome kako je došlo do asimetrije između materije i antimaterije. Istraživači će tražiti dokaze za postojanje majorona putem novih eksperimenata u CERN-ovom velikom hadronskom sudaraču, a u toku su i potrage u kosmičkim zrakama. Međutim dok oni uspešno ne potvrde teoriju, ovo će ostati vrlo uzbudljiva ali nedokazana teorija. Ono što je jasno jest da je asimetrija između materije i antimaterije nastala kada je
svemir bio mlađi i temperature mnogo više čemu eksperimenti nemaju pristup. To znači da neće biti moguće konvertirati materiju u antimateriju u laboratoriju ponavljajući te uslove. Cilj korištenja antimaterije kao izvora energije zahteva prema tome neko drugo rešenje.





Prevod: Lovre Čulina


Gram antimaterije procenjen je na 100 milijardi dolara. Mislilo se da će antimaterija u budućnosti moći da napaja gorivom spejs šatlove na među galaktičkim putovanjima. Izgleda da neće.

                          


                                                                        ARHIVA
                                  * Prvi dokaz tamne materije  
                                  * Čudesna igra tamne materije - povodom novosti iz Cerna 
                                  * Na tragu neobičnih materija kosmosa- tamna materija  
                                  * Samorazarajuća tamna materija u srcu Mlečnog puta- otkriće
                                  * Antimaterija ostala ukroćena skoro 17 minuta 





22 коментара:

  1. Анониман05. март 2018. 22:40

    Pitanje zašto umesto ničega postoji nešto, više je izraz čuđenja što svet postoji, kad je sasvim lako moglo da se desi da ne postojati ništa.
    Pesnik u prolazu

    ОдговориИзбриши
    Одговори
    1. Анониман07. март 2018. 21:40

      I meni pada na pamet takva misao.
      XXX

      Избриши
    2. Vernici ne postavljaju to pitanje, oni nemaju dilemu : Bog je stvoritelj, Kosmos i sve u njemu je njegovo delo, upravo ovakvo kakvo jeste. Mogao je da ne stvori, ali jeste.
      Mi znamo da je znanje o Kosmosu necelovito i da bi samo jedna nova, fundamentalna informacija mogla da preokrene postojece teorije na glavu. To mene dovodi ne do pitanja vec odgovora da je to bila ako ne jedina a ono svakako
      najoptimalnija mogućnost. Postojanje ovakvo kakvo je je dokaz da je tako moralo biti, moralo se desiti, i u ovom tekstu, koliko ja procenjujem, analiza ne odgovara pitanju zašto nego kako. Takav je odgovor, kao i svi odgovori po principu kljuc u bravu.


      Избриши
    3. Анониман08. март 2018. 12:41

      Po vama su stvari jednostavno onakve kakve jesu. Bitan je sistem funkcionisanja a ne razlog.
      XXX

      Избриши
    4. I bez mene/ nas su stvari onakve kakve su, po prirodnim zakonima ( ili po volji Boga -ako smo vernici ), Nauka se bavi otkrivanjem prirodnih zakona, a razlog, koji spominjete je u nauci jednak odgovoru kako, u filozofiji zašto. Govorimo o istom iz dva ugla, i mislim da su oba neophodna i vezana za odredjenu fazu- npr. pitanje zašto je prvo, a u praksi nauke iza njega sledi otkrivanje mehanizma. Da sumiram, zašto je nešto, po mom ubedjenju, daje odgovor kako je nesto nastalo, sta je dovelo dotoga itd.

      Избриши
    5. Анониман08. март 2018. 18:27

      Iz nekog razloga, koji nam za sva vremena moze ostati nepoznat, vasiona je eksplodirala na nacin na koji jeste. Razlog je nedokuciv. Nauka je uspela da
      objasni neke procese koji su usledili od tog trenutka. Ni razlog postojanja vise cestica materije od antimaterije do danas nije poznat, to jest ni jedna od postojecih teorija nije prihvacena kao konacna. Pitanje zasto je uopste nesto dotice se samog pocetka, a ne odnosa cestica.
      Z.

      Избриши
  2. Pitanje zašto koje nikada ne dobija. odgovor je : zašto nepravda i ugnjetavanje suvereno vladaju u međuljudskim odnosima ? U toj oblasti trebali bi biti suvereni a u njom imamo toliko otvorenih pitanja. Ko zna šta prevagne u korist jedne odluke, zašto nešto jesi a nešto nisi uradio. Svako drugačije gleda na postupke drugih ali i na vlastite odluke, ukoliko nisu u pitanju zaista banalne stvari.
    Zašto ne bi različit broj čestica bila posledica neke iznimke, kojih u prirodi ima toliko, odnosno, moglo se desiti da je u ovom procesu u prirodi narušen princip simetrije. U prirodi je sve moguće. Do danas sam fascinirana podatkom da kroz staklo ne prolaze svi fotoni. Pa, zaboga, to su bar iste čestice i trebale bi da reaguju isto ali, ne. Uostalom nisu li zbog toga pod lupu stavljeni neutrini? Jesu li oni materija ili antimaterija, ili ...mnogo je toga, zabole me glava, hahaaa...Z, ne zavidim ti.



    ОдговориИзбриши
    Одговори
    1. Анониман09. март 2018. 00:46

      Lično volim biti ugnjetavan, od ženskog roda, dakako, a nemam pojma zašto. Mi smo ti kao čestice materije i antimaterije, eksplodiramo, puf. U našem slučaju preživi materija, energija ispari. E, sad, zašto je sve tako, ko bi ga znao. Nije važno, važno je da nam je lepo.
      pedja

      Избриши
  3. Анониман09. март 2018. 09:08

    ...dionizijska sila koja anihilira, kao što je smatrao rani Nietzsche; nezasitna Volja, kao što sumorno umuje Schopenhauer; ili proždrljiva, nemilosrdno impersonalna žudnja, kao za Freuda?
    Psihoanalitički mislilac

    ОдговориИзбриши
    Одговори
    1. Umno, umno i poucno za kolegu - mislim da ste njemu odgovorili.
      Pozdrav

      Избриши
  4. wau... kakva tema...
    Ako je Bog, ili kreator, ili Jedno, ili Celina, imao Sve, objedinjeno (opet reč jedno), šta bi trebalo da bude razlog stvaranja sveta ako ne postoji čežnja i žudnja za još jednim, drugačijim, da bi se u novom spoju obnovilo to jedinstvo. Kako bi se drugačije osetio život ili životnost!? Sve ostalo je mrtvo. da nema te čežnje i Bog bi bio mrtav, sam, nepokretan, tužan što nema s "kim" da podeli i da da, pruži to obilje svega i svačega, jer u suprotnom "ništa" je nepostojanje, i nepostojanje bića, života, kretanja. Ako se već desilo stvaranje postojanja iz nepostojanja, onda je sasvim prirodno da se taj princip stalno ponavlja. Život se zapravo obnavlja svakog trena. Kao što je Kreator došao na ideju da stvori Svoju egzistenciju, postojanje, i obnavlja ga kroz nas, prirodu, svet...

    Materija je kažu čestične prirode (naučnici, ispravite me ako grešim). Ali zar ne kažemo za materiju i da je entičestična priroda. Pa nam u školi kažu da nismo savladali tu i tu materiju, gradivo... i da li je gradivo te vrste čestična priroda? Ili je gradivo sve što je izgrađeno, stvoreno, pa čak i kao koncept? da li je onda koncept takođe materija, ili je forma te stvorene materije???

    Eto, gomile pitanja bez odgovora. I uvek je u pozadini čežnja da se ispuni neki "prostor" praznine. Praznina je ipak nešto, a ne ništa, i ima želju da bude ispunjeno. Baš kao i moja pitanja, i vaša, i svi ovi stimulativni tekstovi koji nas pokreću da se bar na ovaj način sretnemo...

    Pozdrav svima

    ОдговориИзбриши
    Одговори
    1. Анониман12. март 2018. 20:22

      Zašto vezujete postanak-Boga-za smisao? Smisao ima teističku implikaciju, svemir je dizajniran za čoveka od Boga ili inteligentnog Bića upravo za čoveka. Niko drugi nije mogao tako precizno da podesi odnose da bi u njemu mogao da nastane sve što nastade, pa i čovek.
      Toliko toga se dešava bez nama shvatljivog uzroka, ako ga uopšte ma.

      Psihoanalitički mislilac

      Избриши
    2. Анониман13. март 2018. 11:35

      Izvalio si glupost. Sve ima uzrok. Smisao je drugo, tu si u pravu.
      Z

      Избриши
    3. Анониман13. март 2018. 11:50

      Desilo se postojanje iz nepostojanja. Nije.
      Materija je cesticne prirode. I valne.
      Gradja. Cigla jeste, tvoj plan nije. Ima dusu, ali nije ziva materija.
      Pozdravljam.
      Z

      Избриши
  5. Анониман13. март 2018. 02:32

    Za Sfingu,

    Kad bi postanak bio doživljen kao stvarna namera nekog Boga njegova mistika mogla bi biti narušena, a sa njom snaga imaginacije koja u tvom umu postaje spekulativna pustolovina nabijena emocijom i ne bi se mi ovde divili uverljivosti i veštini s kojom su osmišljene.
    Ostalima,
    Sklon sam zamišljati da postoji nešto sudbinski pozitivno u tome da postoji mnoštvo različitih gledišta o istom pitanju. Ako bi mislili isto saznanja bi postala beskorisne, beskrvne karikature pojava, nikada ih ne bi otkrili. Priroda u konačnici uvek nečim nadmaši razum. To je deo njene strahovite moći.
    Pozdrav i tebi
    pedja

    ОдговориИзбриши
  6. Анониман13. март 2018. 11:54

    E, Pedja, posta ti kao Priroda nenadmasiv- pogodi u cemu, heeeee.
    Z

    ОдговориИзбриши
    Одговори
    1. Dragi Peđa,
      Ako uzmemo u obzir hologramsku paradugmu, onda je moguća i projekcija zakona postanka, jer to je samo jedna duhovna zakonitost, onda ne moramo uopšte koristiti reč Bog, jer čovek slobodne volje bira svoj postanak - zapravo život sopstvenog bića u istini i ljubavi. A sloboda volje je namera, to je uvek viši nivo od onoga što je želja. Jer namera često ide protiv onoga za čim telo žudi i stvara u nama pokret - to je nesvesni nivo, iako mi možda mislimo da smo svesno nešto uradili. Želja je na izvestan način nagon. Namera traži ulaganje, davanje dela sebe da bi nešto uradili. To je na izvestan način i žrtva želje nad onim promišljenim ciljem koji u suštini ima ljubav kao osnovu. To je jedina svesna stvar koju možemo uraditi da bi nekog ili nešto oživeli. Dati nekom pažnju, slušati ga, uvažavati ga, uzdići ga - to unosi život - to je čin stvaranja ljubavi i postanak bića. Možda zvuči čudno, ali probaj pa ćeš videti da to oživljava i tebe samog.

      Bog ili viša inteligencija ili kako god ti drago, može i priroda, je skriven, ne mora biti mističan, jer u suprotnom od ogromne sile užitka ljubavi ljudi bi ga odmah proždrali, sve uzeli za sebe. Pri tom to ne bi izdržali, to bi ih ubilo na licu mesta. Sam kažeš da je sila prirode strahovite moći, i veličanstvena i zastrašujuća u isti mah. Moraš biti širok i dubok da bi prepoznao i primio bar malecki delić lepote koja ti se otvara pred svim čulima. A lepota je uvek odraz... Vredne stvari se dobijaju u kapljicama, baš kao što u našem životu kapljica sreće začini sve one bljutave stvari svakodnevnice. samo jedna kapljica...

      Potpuno se slažem sa tobom da "postoji nešto sudbinski pozitivno u tome da postoji mnoštvo različitih gledišta o istom pitanju". Slušajući druge, sebe obogaćujemo.

      Pozdrav :)

      Избриши
    2. Анониман14. март 2018. 02:30

      Draga Sfinga,
      Sa tvojim razigranim umom sam u beznadnoj neprilici. Ko bi na sve odgovorio, nesvesno, svesno, volja, nagon, ljubav, žudnja.
      Hajde da probam, kratko.
      Svaka komunikacija uključuje znanje i veru. Pitanje verovanja i znanja kudikamo je složenije nego što to slutimo. I znanje i vera da stvaraju privrženu predanost , to jest svako je privržen svom znanju i svojoj veri.
      U krajnjoj istanci mi tražimo istinu, u nama je svima žudnja za njom, žudnja je izraz naše čežnje ali za sopstvenom istinom. E sad, da li su nam istine iste? Nije presudno. Kapljica nam je dovoljna. Zar ne !
      pedja

      Избриши
    3. Анониман14. март 2018. 18:26

      Nije dovoljna jedna “ kapljica” ne zavaravajte se romantičnim
      besmislicama. Vrednost malih, svakodnevnih zadovoljstava je mnogo, od zanimljivog posla, pristojne plate, zdravlja, skladne veze, do godišnjih odmora, pouzdanih i dragih prijatelja, opremljene kuće, dobrog automobila, odanog ljubimca, ljupke dece, koja ne stvaraju probleme i odlična su u školi, ukratko, svega. Izbavite samo jednu kapljicu sa popisa pa da vas vidim. To vam je kao sa svemirom i nesrazmernim elementarnim česticama i svim strogim odnosima nakon postanka.
      Ali nije vam zameriti, igrate se. Samo, neka se zna.
      XXX

      Избриши
    4. Анониман14. март 2018. 20:46

      Zakuvava se.
      Z

      Избриши
  7. Evo me direktno sa stepa, promenila muziku i vidim komentara brdo, hahaaaa..svaka cast, vise ste na blogu nego ja.
    Pozdrav svima, odoh pod tus.

    ОдговориИзбриши