Nie powinno nas tu być. Polski fizyk wyjaśnił, dlaczego Wszechświat nie zniknął

Polski fizyk przedstawił przełomową hipotezę wyjaśniającą największą tajemnicę naszego pochodzenia, a przy okazji rozwiązuje gigantyczny problem, z którym od miesięcy zmagają się badacze obsługujący Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą o Wielkim Wybuchu, nie powinno nas tu być. Początek Wszechświata powinien był wygenerować dokładnie tyle samo materii, co antymaterii. Problem w tym, iż gdy te dwie siły się spotykają, ulegają natychmiastowej anihilacji. Zamiast tętniącego życiem kosmosu pełnego galaktyk, gwiazd, planet i nas samych, powinniśmy otrzymać absolutną pustkę. Coś jednak sprawiło, iż materia wygrała to starcie, a antymateria niemal całkowicie zniknęła.

Polski naukowiec, dr Nikodem Popławski, zaproponował właśnie rozwiązanie tej zagadki, które przy okazji tłumaczy inną potężną bolączkę współczesnej astronomii.

Kosmiczny błąd w obliczeniach, czyli dlaczego Wszechświat przetrwał

Fizycy od dekad zachodzą w głowę, jak to się stało, iż materia zdominowała nasz kosmos. Istnienie wielkich struktur od gromad galaktyk po nasze własne ciała, jest dowodem na to, iż w ułamkach sekund po Wielkim Wybuchu musiał zadziałać jakiś dziwny mechanizm, który usunął antymaterię z równania.

Zbudowana z antyprotonów i antyelektronów odwrotność zwykłej materii musiała zostać w jakiś sposób zneutralizowana.

Większość dotychczasowych prób wyjaśnienia tego fenomenu opierała się na naginaniu zasad fizyki i wykraczaniu poza powszechnie akceptowany Model Standardowy. Naukowcy wymyślali nowe, egzotyczne cząstki lub nieznane siły, aby tylko spiąć ze sobą matematyczne modele.

Tymczasem rozwiązanie może być znacznie bardziej eleganckie, a kluczową rolę w tej układance odgrywają obiekty, które od lat fascynują astrofizyków.

Więcej na Spider’s Web:

Polski fizyk wchodzi do gry. Czarne dziury jako kosmiczne odkurzacze

Z rewolucyjną hipotezą wyszedł polski fizyk teoretyczny, dr Nikodem Popławski z University of New Haven. Jego zdaniem za zniknięcie antymaterii odpowiadają pierwotne czarne dziury, hipotetyczne obiekty, które miały uformować się tuż po Wielkim Wybuchu w wyniku ekstremalnych wahań gęstości w młodym Wszechświecie.

Popławski uważa, iż to właśnie one posłużyły za kosmiczne odkurzacze, które pochłonęły nadmiar antymaterii, pozwalając zwykłej materii na uformowanie znanego nam świata.

Genialność tej teorii polega na prostym mechanizmie grawitacyjnym. Badacz wyjaśnia, iż w procesie tworzenia par cząstek we wczesnym Wszechświecie, cząstki antymaterii były masywniejsze od swoich odpowiedników ze zwykłej materii.

Wyższa masa oznaczała, iż poruszały się one po prostu wolniej. Prawa fizyki są w tym przypadku nieubłagane. Im wolniej porusza się obiekt, tym łatwiej czarnej dziurze złapać go w swoje grawitacyjne sidła.

W efekcie pierwotne czarne dziury pożerały antymaterię w znacznie szybszym tempie. To, co nie zdążyło wpaść za horyzont zdarzeń, uległo anihilacji w kontakcie z materią, ale szala zwycięstwa przechyliła się już na korzyść tej drugiej. Co najważniejsze, cały ten proces zachodzi bez łamania praw fizyki i konieczności wymyślania zjawisk wykraczających poza Model Standardowy.

Asymetria masy i wynikająca z niej asymetria wychwytu czarnych dziur spowodowały nierównowagę materii i antymaterii w obserwowalnym wszechświecie, nie naruszając przy tym zasady zachowania liczby barionowej i nie wywołując nowej fizyki wykraczającej poza Model Standardowy – powiedział dr Nikodem Popławski w rozmowie z serwisem Space.com.

Dwie pieczenie na jednym ogniu

Hipoteza polskiego fizyka to nie tylko fascynująca opowieść o początkach czasu. To także potencjalne koło ratunkowe dla kosmologów, którym Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) od kilkunastu miesięcy spędza sen z powiek.

JWST zaczął bowiem odkrywać supermasywne czarne dziury w czasach, gdy Wszechświat miał zaledwie 500 mln lat. Zgodnie z dotychczasowymi modelami, proces łączenia się i pożerania materii przez czarne dziury, pozwalający im osiągnąć masę milionów czy miliardów mas Słońca, powinien zająć co najmniej miliard lat.

Widok tak gigantycznych obiektów w tak wczesnym etapie rozwoju kosmosu był dla naukowców jak znalezienie dorosłego dębu w doniczce, w której wczoraj posadzono żołądź.

Teoria Popławskiego rozwiązuje ten problem natychmiastowo. Skoro pierwotne czarne dziury masowo pożerały niezwykle ciężką antymaterię, ich masa rosła w błyskawicznym tempie. Zyskały w ten sposób gigantyczną przewagę na samym starcie, co doskonale tłumaczy, dlaczego zaledwie pół miliarda lat później mogły stać się supermasywnymi potworami, które dziś obserwuje teleskop Webba. Pełnią one rolę potężnych ziaren, wokół których uformowały się najstarsze galaktyki.

Czekamy na twarde dowody

Droga od błyskotliwej teorii do jej pełnego uznania przez środowisko naukowe jest oczywiście długa. Koncepcja Popławskiego, opublikowana w repozytorium preprintów arXiv, czeka teraz na weryfikację.

Największym wyzwaniem pozostaje samo potwierdzenie istnienia pierwotnych czarnych dziur, które od czasów postulatów Stephena Hawkinga w latach 70. wciąż wymykają się bezpośrednim obserwacjom.

Polski badacz pozostaje jednak optymistą. Wierzy, iż rozwój detektorów fal grawitacyjnych oraz badania nad neutrinami pozwolą nam niedługo zajrzeć w najgłębszą przeszłość kosmosu i przetestować jego hipotezę. Nadzieję dają również najnowsze eksperymenty wykazujące, iż pewne cząstki subatomowe (mezony i antimezony) rozpadają się w nieco inny sposób, co może stanowić poszlakę potwierdzającą różnicę mas między materią a antymaterią w ekstremalnych warunkach.

Jeśli przewidywania dr. Popławskiego się potwierdzą, będziemy musieli napisać podręczniki do astrofizyki na nowo, a my w końcu dowiemy się, dlaczego otaczająca nas rzeczywistość w ogóle miała prawo powstać.

Głowna ilustracja: Pierwotne czarne dziury. Grafika: NASA