Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Naprzemienne wszechświaty materii i antymaterii

Recommended Posts

Dragan Slavkov Hajdukovic, fizyk z Czarnogóry, który obecnie pracuje w CERN, nakreślił w swoim studium opublikowanym w Astrophysics and Space Science mechanizm zmieniający materię w antymaterię, skutkujący naprzemiennymi cyklami kurczenia się wszechświata i jego powstawania wskutek wybuchu.

Koncepcja ta nie jest nowa. Sam Hajdukovic wspomina, że w 1922 roku kosmolog Alexander Friedmann zauważył, że ogólna teoria względności jest zgodna z koncepcją cyklicznego wszechświata.

Od tamtego czasu pojawiło się kilka tego typu koncepcji. To, co proponuje Hajdukovic nie jest kolejnym pomysłem cyklicznego wszechświata napędzanego materią. Opisał on mechanizm, który pozwala na przemianę wszechświata zdominowanego przez materię w taki zdominowany przez antymaterię.

Hajdukovic wychodzi od par cząsteczka-antycząsteczka pojawiających się w kwantowej próżni. Teoria nieoznaczoności zezwala na ich pojawianie się i zanikanie w takiej próżni. Do wyjaśnienia, w jaki sposób wirtualne pary stają się realnymi uczony posłużył się mechanizmem Schwingera, zgodnie z którym pole elektryczne silniejsze od pewnej granicznej wartości może z kwantowej próżni utworzyć parę elektron-pozytron. Zdaniem Hajdukovica, w grawitacyjnej wersji mechanizmu rolę „wyzwalacza" może odegrać grawitacja, która może spowodować powstanie zarówno neutralnej jak i naładowanej pary cząsteczka-antycząsteczka.

Uczony przyjmuje też założenie, że materia i antymateria się odpychają. Siła odpychania może mieć źródło w grawitacji lub poza nią. W tym miejscu Hajdukovic przyjmuje istnienie siły działającej pomiędzy materią i antymaterią, która ma znaczenie tylko na krótkim dystansie, np. wewnątrz horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Tak czy inaczej odległość, na której ona działa, jest mniejsza niż promień Schwarzschilda.

Gdy wszechświat przestanie się rozszerzać, a zacznie kurczyć, w pewnym momencie utworzy supermasywną czarną dziurę, wewnątrz której będzie istniało niezwykle silne pole grawitacyjne. Zadziała mechanizm Schwingera, w wyniku którego powstaną pary materia-antymateria. Natychmiast po tym bardzo gwałtownie zadziałają siły odpychające je od siebie, co spowoduje zamianę niemal całej materii w antymaterię (lub odwrotnie) w bardzo krótkim czasie. Przebieg procesu będzie zależał od wielkości czarnej dziury, ale będziemy mieli do czynienia z krótkotrwałym, gwałtownym zjawiskiem. Podobny do Wielkiego Wybuchu.

Z obliczeń Hajdukovicia wynika, że w ciągu sekundy może dojść do przemiany 10^128 kilogramów antymaterii w materię lub odwrotnie. To wielokrotnie więcej niż obecna masa wszechświata, która jest szacowana na 10^53 kilograma. Jeśli uczony ma rację, to cała materia wszechświata może zostać zmieniona w antymaterię w ułamku czasu Plancka.

Jeśli teoria Hajdukovicia jest prawdziwa, oznacza ona, że wszechświat nie może zamienić się w osobliwość, gdyż jego minimalna wielkość musi wynosić około 40 rzędów wielkości więcej niż długość Plancka. Skoro zaś wszechświat nie był osobliwością, to nie zaszła również kosmologiczna inflacja.

Teoria Czarnogórca wyjaśnia również problem nierównowagi pomiędzy materią a antymaterią we współczesnym wszechświecie. Poprzedni wszechświat był zbudowany z antymaterii, która po skurczeniu się i przejściu opisanych powyżej etapów zmieniła się w materię. Następny również będzie składał się z antymaterii.

Najwyraźniej nasze najlepsze teorie fizyczne są niewystarczające, by wyjaśnić obserwowane zjawiska z astrofizyki i kosmologii. Standardowy model kosmologiczny zakłada istnienie tajemniczych ciemnych energii i ciemnych materii stanowiących 95% zawartości wszechświata oraz istnienie dwóch mechanizmów o nieznanej naturze, związanych z rozszerzaniem się wszechświata i asymterii materia-antymateria w pierwotnym wszechświecie. Standardowy model kosmologiczny jest oparty w większej mierze na hipotezach niż na fizyce. Taka sytuacja mnie nie satysfakcjonuje. Mój model to próba zrozumienia zjawisk astrofizycznych i kosmologicznych na gruncie fizyki, bez włączania w to nieznanych form materii i energii, nieznanych mechanizmów stojących za rozszerzaniem wszechświata czy asymetrii materia-antymateria - mówi Hajdukovic.

Uczony nie pierwszy raz twierdzi, że wszechświat można zrozumieć na gruncie znanej nam fizyki. Na przykład w niedawno opublikowanym dokumencie Czy ciemna materia to iluzja wywołana grawitacyjną polaryzacją próżni kwantowej przedstawia równania, które pozwalają wyjaśnić obserwowane zjawiska bez odwoływania się do ciemnej materii.

Jeśli pytacie mnie, jaki jest klucz do zrozumienia wszechświata, to odpowiem, że to kwantowa próżnia z - na chwilę obecną hipotetycznym - odpychaniem się materii i anymaterii. Jeden prosty klucz, zamiast czterech tajemniczych kluczy kosmologii standardowej. Moja odpowiedź może być błędna, ale jeśli jest prawidłowa, oznacza ona olbrzymie zmiany w fizyce teoretycznej, astrofizyce i kosmologii - dodaje uczony.

Jego zdaniem już teraz możliwe jest zmierzenie jednego z głównych składników jego teorii. Możemy wykryć odpychanie grawitacyjne pomiędzy materią i antymaterią. Można do tego wykorzystać AEGIS z CERN-u, którego zadaniem jest badania przyspieszenia antywodoru w polu grawitacyjnym ziemi. Inny eksperyment można przeprowadzić dzięki Ice Cube, który mógłby obserwować antyneutrina z supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrum Drogi Mlecznej i galaktyki Andromedy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

w takiej sytuacji, dla tych, ktorzy "wierza" w cykliczna nature czasu nalezaloby zmienic metafore kola, na metafore osemki :) i w sumie to by tez ladnie obrazowalo gdzie jest punkt wielkiego wychuchu bez jakichkolwiek watpliwosci...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Muszę zauważyć, że Dragan Slavkov Hajdukovic, to naukowiec nowoczesny, można go porównać z naukowcami japońskimi, którzy wysłali w kierunku słońca żaglowiec napędzany rzekomo światłem słonecznym. Twierdzi mianowicie, iż powstawanie wszechświata jest wspomagane przez grawitację, „która może spowodować powstanie zarówno neutralnej jak i naładowanej pary cząsteczka-antycząsteczka”. Tymczasem bez cząsteczki, być może i antycząsteczki, a więc bez materii grawitacja zaistnieć nie może. Każda energia jest działaniem materii.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zdaniem międzynarodowego zespołu naukowego, wszechświat jest pełen planet zawierających wodę. Uczeni uważają, że jest ona ważnym składnikiem egzoplanet o rozmiarach od 2 do 4 wielkości Ziemi.
      To była dla nas wielka niespodzianka, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że musi być tak dużo wodnych światów, mówi główny autor badań, doktor Li Zen z Uniwersytetu Harvarda. Z badań, przeprowadzonych za pomocą teleskopów Keplera i Gaia wynika bowiem, że wiele ze znanych nam egzoplanet zawiera do 50% wody. Dla porównania, na Ziemi woda stanowi zaledwie 0,02% masy planety.
      Wiele z potwierdzonych dotychczas około 4000 egzoplanet można zaliczyć do jednej z dwóch kategorii: takich, których średnica wynosi około 1,5 średnicy Ziemi oraz takich o średnicy około 2,5 średnicy naszej planety. Po przeanalizowaniu średnic i mas badanych egzoplanet uczeni stworzyli model ich budowy.
      Sprawdziliśmy, jak masa ma się do średnicy i stworzyliśmy model wyjaśniający tę zależność, mówi Li Zeng. Wynika z niego, ze planety o średnicy do 1,5 średnicy Ziemi to zwykle światy skaliste o masie 5-krotnie większej niż masa naszej planety. Z kolei te o średnicy 2,5-krotnie większej od średnicy Ziemi mają masę 10-krotnie większą od naszej planety i są światami wodnymi.
      Tam występuje woda, ale nie jest ona tak powszechnie dostępna jak na Ziemi. Temperatury powierzchni tych planet wynoszą 200–500 stopni Celsjusza, są otoczone atmosferą zdominowaną przez parę wodną z płynną warstwą poniżej. W głębi planety woda ta, pod wpływem wysokiego ciśnienia, została prawdopodobnie zmieniona w lód. Jeszcze niżej jest skaliste jądro planety. Piękno naszego modelu polega na tym, że wyjaśnia nam, jak skład planety ma się do znanych nam danych na jej temat, mówi Li Zeng.
      Nasze dane wskazują, że około 35% egzoplanet większych od Ziemi powinno być bogate w wodę. Te wodne światy formowały się w podobny sposób, jak jądra dużych planet Układu Słonecznego. Niedawno rozpoczęta misja TESS pozwoli na znalezienie większej ich liczby, a w przyszłości teleskop Jamesa Webba pozwoli na zbadanie ich atmosfery. To ekscytujący okres dla badaczy egzoplanet, stwierdza uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Włosko-amerykańskiemu zespołowi naukowemu udało się odnaleźć ostatni we wszechświecie rezerwuar zaginionej materii. Tej materii, która jest widoczna i jest złożona z barionów. Dotychczas astrofizycy potrafili zlokalizować około 2/3 materii stworzonej podczas Wielkiego Wybuchu.
      Teraz międzynarodowy zespół naukowy stwierdził, że reszta znajduje się pomiędzy galaktykami, w postaci gazu o temperaturze około miliona stopni Celsjusza. Odkrycie jest bardzo ważne dla astrofizyki. Jednym z kluczowych elementów pozwalających na przetestowanie teorii Wielkiego Wybuchu jest dokonanie dokładnego spisu barionów helu, wodoru i wszystkich innych pierwiastków, wyjaśnia współautor badań Michael Shull.
      Obecnie wiemy, że około 10% materii tworzy galaktyki, a około 60% znajduje się w chmurach gazu pomiędzy nimi. W 2012 roku Shull i jego zespół postawili hipotezę, że brakujące 30% barionów ulokowało się w ciepłym ośrodku międzygalaktycznym (WHIM, Warm-Hot Intergalactic Medium). W celu potwierdzenia hipotezy naukowcy zaczęli satelitarne obserwacje kwazara 1ES 1553. To bardzo jasno świecąca czarna dziura. Obserwując tego typu struktury, można określić, jak promieniowania rozchodzi się w kosmosie.
      Dzięki teleskopom Hubble'a i XMM-Newton odkryto sygnatury wysoce zjonizowanego tlenu leżącego pomiędzy kwazarem an Układem Słonecznym. Jego gęstość jest wystarczająca, by – po ekstrapolacji na cały wszechświat – można było powiedzieć o odnalezieniu brakujących 30% materii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy pracujący w CERN-ie przy eksperymencie ALPHA dokonali kolejnego istotnego kroku na drodze ku zrozumieniu antymaterii i budowy wszechświata. Eksperymentalnie wykazali, że są w stanie zbadać strukturę wewnętrzną atomu antywodoru. Wiemy, że jest możliwe zaprojektowanie eksperymentu, który pozwoli nam na wykonanie szczegółowych pomiarów antyatomów - mówi Jeffrey Hangst, rzecznik prasowy eksperymentu ALPHA.
      Nasz wszechświat wydaje się niemal w całości zbudowany z materii. Antymateria gdzieś zniknęła. Tymczasem podczas Wielkiego Wybuchu powinno być jej tyle samo co materii. Zetknięcie materii i antymaterii prowadzi do ich anihilacji. Przewaga materii we wszechświecie sugeruje, że natura preferuje ją nad antymaterię. Jeśli uda się szczegółowo zbadać atomy antymaterii będziemy bliżsi odpowiedzi na pytanie o tę preferencję.
      W czerwcu ubiegłego roku informowaliśmy, że ekspertom z CERN-u udało się uwięzić i przechować atomy antywodoru przez 1000 sekund. Wówczas Joel Fajans, jeden z naukowców pracujących przy ALPHA mówił, że tysiąc sekund to aż nadto czasu, by wykonać pomiary schwytanego antyatomu. To wystarczająco długo, by np. zbadać jego interakcję z promieniem lasera czy mikrofalami.
      W skład atomu wodoru wchodzi elektron. Oświetlając atom laserem można doprowadzić do pobudzenia elektronu, który przeskoczy na wyższą orbitę, a następnie powróci na oryginalną orbitę, emitując przy tym światło. Możliwe jest bardzo precyzyjne zmierzenie spektrum tego światła, które w świecie materii jest unikatowe dla wodoru. Teoretycznie niemal identyczne spektrum powinniśmy uzyskać z pobudzenia atomu antywodoru. I właśnie dokonanie takiego pomiaru jest ostatecznym celem eksperymentu ALPHA.
      Wodór to najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we wszechświecie. Jego strukturę rozumiemy bardzo dobrze. Teraz możemy zacząć odkrywać prawdę o antywodorze. Czy są one różne? Czas pokaże - mówi Hangst.
      Naukowcy dokonali właśnie pierwszych pomiarów antywodoru. Atomy najpierw zostały złapane w magnetyczną pułapkę. Następnie oświetlono je mikrofalami o precyzyjnie dobranej częstotliwości. To spowodowało zmianę orientacji magnetycznej antyatomów i uwolnienie się ich z pułapki. Wówczas antyatomy napotkały na atomy i doszło do ich anihilacji, co pozwoliło czujnikom na zarejestrowanie charakterystycznego wzorca tego zdarzenia. To z kolei dowiodło, że możliwe jest przeprowadzenie eksperymentu, w którym właściwości wewnętrzne atomu antywodoru zostaną zbadane za pomocą mikrofal.
×
×
  • Create New...