Fizycy, astronomowie a także chemicy nie obserwują naturalnie występujących pierwiastków a tym bardziej obiektów antymaterialnych tak w naszym najbliższym otoczeniu jak i w odległych otchłaniach Wszechświata.
Skąd, zatem bierze się tak jednoznaczne stwierdzenie, że „Wszechświat zawiera dokładnie tyle samo materii, co i antymaterii”, które nie znajduje swojego uzasadnienia w obserwacji Wszechświata.
Każda hipoteza, aby stała się jednoznacznym stwierdzeniem musi mieć swoje uzasadnienie przynajmniej teoretyczne a najlepiej, jeśli znajduje także potwierdzenie doświadczalne.
Zacznijmy od uzasadnienia teoretycznego w tym celu dla ułatwienia zrozumienia posłużmy się prozaicznym przykładem budowy domu.
Wyobraźmy sobie, że chcemy wybudować dom z cegły. Gdy mamy już gotowy projekt z wyliczoną, co do sztuki ilością cegieł jedziemy do hurtowni budowlanej po ich zakup. W hurtowni okazuje się, że są tylko dwa rodzaje cegieł czerwone i białe w ilości wystarczającej do budowy domu. Bierzemy połowę cegieł czerwonych i połowę cegieł białych. Teraz już tylko za naszym przyzwoleniem wszystko w głowie i rękach murarza, który wybuduje albo każdą ścianę w jednolitym kolorze, lub w dowolnej innej kompozycji.
Podobnie zachowuje się Wszechświat, który zbudowany jest z cegiełek zwanych cząstkami elementarnymi. Ciała - obiekty, jakie obserwujemy zbudowane są z pierwiastków te z atomów zaś atomy z protonów, neutronów i elektronów a te z kolei z cząstek elementarnych. Jest cała gama kompozycji, jakie tworzy natura na bazie cząstek elementarnych jedne bardziej inne mniej trwałe.
Do celów analitycznych budowy Wszechświata posłużmy się dobrze znanymi i doświadczalnie potwierdzonymi rozpadami - przemian β.
Neutron podczas przemiany emituje elektron – elementarną cząstkę materii.
Z kolei Proton podczas przemiany emituje pozyton – cząstkę ? a no właśnie, jaką?.
Proton emituje pozyton, który jest antycząstką elektronu, czyli emituje elementarną cząstką antymaterii.
Możemy, zatem powiedzieć, że proton zawiera w sobie cząstkę antymaterii (pozyton) – jego dodatni ładunek elektryczny ma własność antymaterii.
Ponieważ pozyton jest antycząstką elektronu wynika stąd, że ujemny ładunek elektryczny elektronu to własność materii.
Dotychczas ładunek elektryczny określany jest, jako jakaś bliżej nieokreślona własność natury występująca w dwóch przeciwstawnych odmianach, którą umownie przyjęliśmy nazywać ładunkiem dodatnim i ujemnym.
Teraz ładunek elektryczny nabiera głębszego sensu ujawnia nam, co kryje w sobie, czym jest jego własność.
Neutron podczas przemiany β przekształca się w proton zawierający w sobie antymaterię - pozyton i emituje materialny elektron równoważący antymaterię zawartą w protonie w postaci pozytonu, czyli w neutronie jest tyle samo materii, co i antymaterii.
Z kolei obojętne elektrycznie atomy składają się z protonów i neutronów stanowiących ich jądro oraz elektronów w takiej samej ilości jak ilość „swobodnych” protonów w jadrze – nieuwięzionych czy też niezwiązanych w neutronach. Ilość „swobodnych” protonów zawierających w sobie pozytony jest dokładnie taka sama jak ilość elektronów każdego atomu. Ponieważ protony związane w neutronach jądra zawierają także w sobie pozytony, które neutralizowane są przez związane z nimi elektrony neutronu, każdy atom zawiera w sobie tyle samo elektronów, co i pozytonów.
Wynika stąd, że we Wszechświecie mamy dokładnie taką samą ilość elektronów reprezentujących materię, co i pozytonów reprezentujących antymaterię.
Oznacza to, że Wszechświat zawiera dokładnie tyle samo antymaterii, co i materii.
Inny problem dotyczy kompozycji, w jakiej występują elektrony i pozytony we Wszechświecie sprowadzający się do pytania:
Dlaczego we Wszechświecie obserwujemy głównie atomy zbudowane z protonów neutronów i elektronów (atomów z jądrami protonowymi) potocznie zwanymi materią – atomami materii a nie występują w nim w sposób naturalny atomy zbudowane z antyprotonów neutronów (antyneutronów) i pozytonów (atomy z jądrami antyprotonowymi) rozumiane, jako atomy antymaterii?
No właśnie skąd pewność, że nie występują naturalnie pierwiastki z atomami, których jądra zawierają antyprotony?
Tym bardziej, że atomy takie zawierają dokładnie taką samą ilość podstawowych cegiełek elektronów i pozytonów.
Nie ma takiej pewności, ponieważ ziemia jest zbyt zimna, dlatego nie występują na niej pierwiastki, których atomy zawierają jądra antyprotonowe.
Czy na pewno taka jest najbliższa nam gwiazda - słońce, której temperatura jest o wiele wyższa niż temperatura ziemi. Tego już tak łatwo nie możemy stwierdzić ani dowieść.
Wyobraźmy sobie gwiazdę zbudowana z najmniejszych cegiełek, jakimi są kwarki, z których w wysokiej temperaturze mogą tworzyć się zarówno atomy oraz pierwiastki z jądrami protonowymi jak i antyprotonowymi. Tak kwarki jak i zbudowane z nich cząstki złożone ciągle zmagają się z sobą – oddziałują, zderzają czy też anihilują wymieniając energię pomiędzy sobą a także w pewnej ilości wypromieniowują ją do otoczenia poza gwiazdę.
Niektóre obojętne cząstki złożone typu neutrony mając nadaną odpowiednią prędkość i kierunek również mogą „uwalniać się z gwiazdy do otoczenia” siła grawitacyjna gwiazdy jest zbyt mała, aby je utrzymać.
Otoczenie niezależnie jak je nazwiemy próżnią czy eterem kosmicznym odbiera energię obojętnym cząstkom złożonym uciekającym z gwiazdy powodując ich stygnięcie. Utrata energii niektórych cząstek głównie neutronów powoduje ich samoczynny rozpad na protony i elektrony, które grupują się ponownie w większe skupiska jąder atomowych, atomów, pierwiastków pyłu kosmicznego aż po duże ciała i różnego rodzaju obiekty – typu planety meteory itp. z jądrami atomów protonowych, które potocznie nazywamy ciałami - obiektami materialnymi.
Neutrony stygnąc - oddają swoją energię przekształcają się w protony emitując elektrony. Proces odwrotny, kiedy neutrony pobierają energię z otoczenia powinien prowadzić do ich rozpadu na antyprotony z równoczesną emisją pozytonów.
Prowadzi to do kolejnego wniosku mianowicie, że atomy oraz pierwiastki z jądrami antyprotonowymi mają skumulowaną inną ilość energii wewnętrznej niż atomy i pierwiastki z jądrami protonowymi.
Stąd uzyskujemy odpowiedź na pytanie, dlaczego atomy i pierwiastki potocznie zwane materialnymi anihilują z atomami i pierwiastkami zwanymi antymaterialnymi, ponieważ znajdują się w różnych stanach energetycznych.
Podczas anihilacji układ zawierający materię i antymaterię naturalnie dąży do wyrównania energii wewnętrznej układu czemu sprzeciwia się ich własność w postaci ładunku elektrycznego, który jest niezniszczalny. W konsekwencji prowadzi to do przeobrażenia składników układu do postaci umożliwiającej osiągnięcie stabilności układu.
Inne tematy w dziale Technologie
