Antymateria – zagadka dla teorii Wielkiego Wybuchu

Zobacz również

Antymateria stanowi w pewnym sensie przeciwieństwo materii. Uważa się, że Wielki Wybuch powinien był wytworzyć równe ilości materii i antymaterii. Dlaczego więc Wszechświat składa się dziś prawie wyłącznie z materii?

Teoria Wielkiego Wybuchu zakłada, że w momencie tego wydarzenia z energii miały powstać równe ilości materii i antymaterii1. Materia jest nam bardzo dobrze znana – są to cząstki elementarne o określonym ładunku (lub braku ładunku) i innych właściwościach fizycznych. Należą do niej kwarki, które w określonych kombinacjach tworzą protony, neutrony i inne cząsteczki, oraz leptony, do których należą m.in. elektrony i neutrina.

Czym jest antymateria?

Antymateria jest bardzo podobna do materii, ale – jak wskazuje przedrostek anty – stanowi jej przeciwieństwo (a przynajmniej w pewnym sensie). Pod względem masy cząsteczki antymaterii są takie same jak cząsteczki materii. Jednak od tych drugich antymateria odróżnia się właściwościami odwrotnymi do właściwości materii. Na przykład odpowiednikiem protonu w antymaterii jest antyproton (złożony z 2 antykwarków górnych i 1 dolnego). W przeciwieństwie do protonu, który ma ładunek +1, antyproton posiada ładunek -1. Podobnie jest w przypadku elektronu i pozytonu (antyelektronu), których ładunek to odpowiednio -1 i +1.

Odwrotny ładunek, a także inne odwrotne cechy cząsteczek antymaterii sprawiają, że stanowią one swego rodzaju przeciwieństwo cząsteczek materii. Gdy więc cząstka spotyka na swojej drodze antycząstkę, dochodzi do anihilacji (unicestwienia) ich obu, a zamiast nich powstają inne cząstki. Np. gdy zderzają się elektron i pozyton o niskiej energii, obie cząstki podlegają anihilacji, a na ich miejscu powstają dwa fotony gamma. W zależności od energii tych cząstek anihilacja elektronu i pozytonu może skutkować powstaniem różnej gamy innych cząstek (także bozonu Higgsa). I tak anihilacji podlegają również inne pary cząstka-antycząstka (np. proton i antyproton).

Ryc. 1. Możliwe warianty anihilacji (unicestwienia) elektronu i pozytonu w zależności od energii, jaką posiadają. © Źródło: Wikimedia Commons. Autor: NovaXYZ123. Licencja: CC BY-SA 4.0.

Problem asymetrii barionowej

Co więcej, dochodzi również do procesu odwrotnego, kiedy to z dwóch wysokoenergetycznych fotonów powstają pary cząstka-antycząstka. Eksperymenty naukowe dowodzą, że w ten sposób może dochodzić do powstawania materii z energii2. Jest to tzw. bariogeneza. Świeccy naukowcy wierzą, że krótko po Wielkim Wybuchu, kiedy cały powstały Wszechświat wypełniały wysokoenergetyczne fotony, te zderzały się i tworzyły materię i antymaterię. A zatem w teorii Wielkiego Wybuchu z pierwotnych fotonów powinny były powstać równe ilości materii i antymaterii.

Problem polega na tym, że wcale tak nie jest. Nasz Wszechświat złożony jest praktycznie całkowicie z materii. Współczesne teorie mówią, że po Wielkim Wybuchu, gdy prawie cała materia i antymateria anihilowały, pozostał niewielki odsetek materii. Ta pozostała materia jest wszystkim tym, co dzisiaj widzimy i z czego składa się nasz Wszechświat. Skąd jednak ten nadmiar materii, który nie anihilował na krótko po Wielkim Wybuchu? Naukowcy nazywają to problemem asymetrii barionowej3.

Antymateria w cieniu materii

Według teorii Wielkiego Wybuchu powinniśmy mieć zatem równe ilości materii i antymaterii – a właściwie nie powinno być żadnej materii, skoro ta i tak by anihilowała razem z antymaterią (wtedy też życie nie mogłoby istnieć). Tymczasem we Wszechświecie mamy praktycznie tylko materię i bardzo nieliczne cząstki naturalnej antymaterii.

Naukowcy przebadali proporcje protonów i antyprotonów w pierwotnym promieniowaniu kosmicznym w zakresie energii od 4 GeV do 50 GeV. Okazuje się, że antyprotony stanowią mniej niż 0,01% promieniowania, przy założeniu, że antycząsteczki są produktem wtórnym zderzeń promieniowania pierwotnego z cząsteczkami gazu międzygwiezdnego4. Innymi słowy, cały obserwowalny Wszechświat jest praktycznie zbudowany z materii.

Problem dla ewolucjonistów, ale nie dla kreacjonistów

Skąd taka rozbieżność między ilościami materii i antymaterii? Jest to prawdziwa zagadka dla świeckich astronomów, którzy wierzą, że nasz Wszechświat powstał w sposób całkowicie naturalny. Naukowcy proponowali różne rozwiązania problemu asymetrii barionowej i brakującej antymaterii. Wśród propozycji można znaleźć m.in. postulat istnienia regionów Wszechświata, gdzie zamiast materii dominuje antymateria5, a nawet całego lustrzanego anty-Wszechświata. Jednak żaden z pomysłów nie okazał się przekonujący. Problem asymetrii barionowej wciąż stanowi tajemnicę dla świeckich naukowców.

Nie jest to natomiast tajemnicą dla naukowców wierzących w biblijne stworzenie. Gdyby teoria Wielkiego Wybuchu była prawdziwa i gdyby powstały z niego równe ilości materii i antymaterii, które następnie anihilowałyby, to po prostu nie moglibyśmy istnieć! Fakt, że cały Wszechświat złożony jest niemal wyłącznie z materii (i gdzie okazjonalna antymateria jest jedynie produktem ubocznym niektórych procesów fizycznych) wprost świadczy o tym, że nie powstał on przez przypadek – ktoś musiał go zaprojektować tak, aby istniała materia i abyśmy również my istnieli. Problem asymetrii barionowej stanowi bardzo poważny dowód na istnienie Boga Stwórcy, który sam zaprojektował nasz w pełni materialny Wszechświat.


Przypisy

  1. Hebert J., Big Bang Scientists: Universe Shouldn’t Exist, Institute for Creation Research, 09.11.2017, https://www.icr.org/article/big-bang-scientists-universe-shouldnt/
  2. Lisle J., The Big Bang: God’s Chosen Method of Creation?, Answers in Genesis, 20.11.2007, https://answersingenesis.org/big-bang/the-big-bang/
  3. Hebert J., op. cit.
  4. Beach A.S. et al., Measurement of the Cosmic-Ray Antiproton to Proton Abundance Ratio between 4 and 50 GeV, arXiv, 05.11.2001, https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0111094.pdf
  5. Oard M.J., Missing Antimatter Challenges the ’Big Bang’ Theory, Answers in Genesis, 01.12.1998, https://answersingenesis.org/big-bang/missing-antimatter-challenges-the-big-bang-theory/

Zobacz również

Popularne artykuły

„Boska cząstka” – czym jest bozon Higgsa?

W 2012 roku naukowcy odkryli cząstkę o nazwie bozon Higgsa, znanej też jako "boska cząstka". Jakie jest znaczenie tego odkrycia?

Czy teoria Wielkiego Wybuchu wyklucza istnienie Boga?

Naukowcy odrzucający nauki Biblii mają przed sobą niełatwe zadanie. Muszą znaleźć nowe, „racjonalne” wytłumaczenie dla istnienia życia, powstania różnorodności gatunkowej czy pochodzenia...

Jak istoty pozaziemskie wpłyną na religie świata?

Istoty pozaziemskie rozbudzają wyobraźnię również ludzi religijnych. Pojawia się jednak pytanie, czy naprawdę je odnajdziemy, o ile w ogóle istnieją?
Skip to content