Φυσικοί εξετάζουν τη θεωρία που εξηγεί γιατί το σύμπαν γίνεται από ύλη

Ο Soeren Prell, αναπληρωτής καθηγητής Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Iowa που δουλεύει στο πείραμα BaBar του επιταχυντή SLAC της Καλιφόρνιας, είναι ένας από τους 500 φυσικούς από 74 συνεργαζόμενα ιδρύματα και 10 χώρες που συμμετέχουν στο ίδιο πείραμα. 

"Το πείραμα BaBar εστιάζεται στη μελέτη των διαφορών μεταξύ της ύλης και της αντιύλης," λέει ο Prell. "Ένα από τα μεγάλα ερωτήματα για το σύμπαν είναι, 'γιατί είναι κατασκευασμένο από ύλη;'

Αμέσως μετά το big bang, οι φυσικοί λένε ότι η έκρηξη θα πρέπει να είχε δημιουργήσει ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Και όταν τα σωματίδια της ύλης συνάντησαν τα αντισωματίδια τους εξαϋλώθηκαν και τα δύο.

Όμως το σύμπαν παρόλα αυτά δεν εξαϋλώθηκε και είναι γεμάτο από ύλη. Τι έκανε λοιπόν την ύλη να 'επιζήσει' της πρώιμης εξαύλωσης;

Οι φυσικοί πιστεύουν ότι τότε υπήρχε μια μικρή ανισορροπία υπέρ της ύλης πάνω στην αντιύλη - ένα επιπλέον σωματίδιο της ύλης για κάθε 10 δισ. σωματίδια της αντιύλης και αυτό οδήγησε στο να υπάρχει ο κόσμος μας. Και αυτή την ανισορροπία τη λένε ασυμμετρία.

Το 1964 φυσικοί ανακάλυψαν την ασυμμετρία μεταξύ ύλης και αντιύλης - είναι επίσης γνωστή κι ως παραβίαση φορτίου-ομοτιμίας CP - στα καόνια. Οι Kobayashi και Maskawa, νομπελίστες του 2008, το 1972 ανέπτυξαν μια θεωρία και προσπάθησαν να εξηγήσουν αυτές τις παραβιάσεις της συμμετρίας. Η ιδέα τους οδήγησε στην προσθήκη τριών κουάρκ στο Στάνταρτ Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής, μια θεωρία που εξηγεί τον τρόπο που αλληλεπιδρούν τα σωματίδια μέσω των κυρίαρχων δυνάμεων. Άλλοι δε ερευνητές έκαναν την υπόθεση ότι μελέτες των B μεσονίων (πολύ βραχύβια σωματίδια) θα μπορούσαν να εξηγήσουν αυτές τις σπασμένες συμμετρίες (την ασυμμετρία).

Το πείραμα BaBar στην Καλιφόρνια, το οποίο ολοκληρώθηκε στις αρχές του 2008, έχει ονομασθεί και εργοστάσιο Β επειδή οι συγκρούσεις μεταξύ ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων που παράγονται είναι ικανές να δημιουργήσουν περισσότερα από 1 εκατομμύριο B μεσόνια κάθε μέρα. Από το 1999 οι ερευνητές έχουν μελετήσει την διάσπαση των εν λόγω σωματιδίων για να επιβεβαιώσουν την θεωρία των δύο νομπελιστών Kobayashi και Maskawa.

Τελικά τα κατάφεραν και έτσι στην παρουσίαση του βραβείου Νόμπελ ανακοινώθηκε πως το 2001, οι δύο ανιχνευτές σωματιδίων BaBar στο Stanford, και Belle στην Tsukuba της Ιαπωνίας, εντοπίστηκαν σπασμένες συμμετρίες ανεξάρτητα η μία από την άλλη. Τα αποτελέσματα τους ήταν ακριβώς όπως είχαν προβλέψει σχεδόν τρεις δεκαετίες νωρίτερα οι Kobayashi και Maskawa.

"Βρήκαμε την ασυμμετρία μεταξύ σωματιδίων / αντισωματιδίων ," λέει ο Prell. "Βρήκαμε ότι πως τα B μεσόνια και τα αντι-Β μεσόνια συμπεριφέρονται διαφορετικά."

Βέβαια, είπε ο Prell η θεωρία των Kobayashi και Maskawa δεν εξηγεί πλήρως την ύπαρξη του σύμπαντος. Έτσι, από τη στιγμή που η ανάλυση των δεδομένων του πειράματος BaBar τελείωσε και γράφτηκαν άλλες 100 περίπου επιστημονικές ανακοινώσεις (πέραν των ήδη 375 γραμμένων), ο Prell μαζί με τους άλλους φυσικούς θα κινηθούν προς πειράματα με υψηλότερη ενέργεια, που θα είναι δυνατόν να γίνουν στο νέο επιταχυντή Large Hadron Collider στο CERN

Και τι μας χρησιμεύουν αυτές οι θεωρίες και δοκιμές για τον υποατομικό κόσμο;

"Δεν θα λύσουμε βέβαια την οικονομική κρίση ή την ενεργειακή κρίση," είπε ο Prell. "Αλλά θα μας βοηθήσει όλους να καταλάβουμε λίγο καλύτερα από πού ερχόμαστε. Υπάρχουν μεγάλα ερωτήματα πίσω από το ζήτημα αυτό, όπως για παράδειγμα 'γιατί υπάρχει ένα σύμπαν κατασκευασμένο από ύλη;