Dlaczego we Wszechświecie jest więcej materii niż antymaterii?

Nowy pomiar potwierdza, że elektrony są niezwykle okrągłe. Obserwacja ta pomoże odkryć tajemnicę, dlaczego we wszechświecie jest więcej materii niż antymaterii.

Jak okrągłe są elektrony?

.Nowe pomiary potwierdzają kulisty kształt cząstek subatomowych z rekordową dokładnością, donoszą fizycy na łamach Science. Ta niemal idealny kształt może pomóc odkryć tajemnicę, w jaki sposób wszechświat został wypełniony materią, a nie antymaterią. Jakakolwiek asymetria w kształcie elektronu, a mianowicie rozkład ładunku elektrycznego cząstki, wskazywałaby na powiązaną asymetrię w prawach natury, która mogłaby wyjaśnić tę cechę kosmosu.

Pomiar właściwości znanej w mowie fizyków jako elektryczny moment dipolowy elektronu –jest dwukrotnie dokładniejszy niż poprzedni najlepszy pomiar kształtu tej cząsteczki.

„Nie sądzę, by Guinness to śledził, ale gdyby tak było, mielibyśmy nowy rekord świata. Nowy pomiar jest tak precyzyjny, że gdyby elektron był wielkości Ziemi, jakakolwiek asymetria w jego kształcie musiałaby być w skali mniejszej niż atom” – mówi fizyk Tanya Roussy z University of Colorado Boulder.

Aby zmierzyć kształt cząstki, badacze sprawdzili, czy elektrony obracają się w polu elektrycznym. Jeśli elektrony nie byłyby okrągłe, ale miałyby kształt jajka, pole elektryczne wywierałoby na nie moment obrotowy, podobnie jak grawitacja przewraca jajko stojące swoim czubku.

Aby uchwycić moment obrotowy, zespół szukał zmian w poziomach energii naładowanych elektrycznie cząsteczek fluorku hafnu. Jakikolwiek moment obrotowy na elektronach nadałby cząsteczkom różne poziomy energii w zależności od kierunku, w którym „jajko” byłoby zorientowane względem pola elektrycznego. Naukowcy nie znaleźli różnicy w poziomach energii cząsteczek, potwierdzając okrągłość elektronu.

Dlaczego we wszechświecie jest więcej materii?

.Na najbardziej podstawowym poziomie elektrony są cząstkami punktowymi, bez określonego rozmiaru i kształtu. Jednak w kwantowej teorii pola elektrony mogą być postrzegane jako otoczone przez tymczasowe „wirtualne” cząstki, które pojawiają się i znikają, nadając każdemu elektronowi kulistą aureolę ładunku elektrycznego. Gdyby okazało się, że aureola ta ma tylko nieznacznie jajowaty kształt, mogłoby to wskazywać na to, w jaki sposób wszechświat przechylił się w kierunku materii.

Wielki Wybuch powinien stworzyć materię i antymaterię w równych ilościach – są one lustrzanymi odbiciami siebie nawzajem, z przeciwnymi ładunkami elektrycznymi. Ale materia w naszym wszechświecie jest powszechna, podczas gdy antymateria jest rzadkością. Fizycy teoretyczni sugerują, że istnienie pewnych cząstek subatomowych mogło przechylić szalę na stronę materii. Gdyby cząstki te istniały, pojawiałyby się i znikały wokół elektronu w taki sposób, by uczynić go podłużnym.

Cząstki takie byłyby tak masywne, a zatem wymagałyby tak dużej energii do ich wytworzenia, że nie byłyby możliwe do odkrycia nawet w największym na świecie akceleratorze cząstek, Wielkim Zderzaczu Hadronów pod Genewą. To sprawia, że czułe badania okrągłości elektronu są ważnym testem dla fizyków cząstek elementarnych. Jak mówi fizyk David DeMille z Uniwersytetu w Chicago, jeden z naukowców stojących za poprzednim najlepszym pomiarem okrągłości elektronu, takie eksperymenty mogą się jeszcze poprawić, testując cząstki o jeszcze większych masach.

Na razie nowy wynik nie wykazuje śladu żadnych ukrytych cząstek, pozostawiając nierozwiązaną zagadkę, w jaki sposób materia zyskała przewagę nad antymaterią.

Jak badania naukowe zmieniają nasz świat

.Profesor nauk technicznych, wiceprzewodniczący Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC), Andrzej JAJSZCZYK, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Trudno jest przecenić rolę badań naukowych w tym, co osiągnęła nasza cywilizacja. Wyniki pracy naukowców spowodowały, że żyjemy dziś znacznie dłużej niż jeszcze sto lat temu, głód stał się udziałem wyłącznie osób mieszkających w krajach upadłych i nękanych wojnami, podróże po całym świecie są już dostępne prawie dla każdego, przynajmniej w krajach bogatszych, a tania łączność zmieniła życie miliardów ludzi, nawet w najbiedniejszych zakątkach naszego globu. Dzięki badaniom naukowym nie tylko wiemy, jak żyli nasi przodkowie tysiące lat temu, ale także, jak funkcjonują rynki i co wpływa na nasze zbiorowe działania. Nauka służy także zaspokajaniu naszej zwykłej, ludzkiej ciekawości, przy okazji pozwalając odkrywać rzeczy, które dają szanse na zmianę naszego życia na lepsze. Co prawda nie zawsze chcemy czy umiemy skorzystać z tego, co nam podpowiada nauka, ale w krajach, które to potrafią, żyje się na ogół znacznie lepiej niż tam, gdzie badania naukowe się lekceważy”.

„Niestety, coś, co wielu nazywa postępem, ma też swoje ciemne strony. I jakkolwiek wyniki badań naukowych bywają używane także w złej wierze bądź ich niewłaściwe czy po prostu nierozumne zastosowanie prowadzi do opłakanych skutków, to nikt przy zdrowych zmysłach nie kwestionuje konieczności dalszego prowadzenia badań, chociażby po to, by walczyć ze wspomnianymi skutkami” – pisze prof. Andrzej JAJSZCZYK w tekście „Badania naukowe zmieniają nasz świat“.

Oprac. Emil Gołoś